无人艇航迹跟踪控制系统设计与验证

摘要：

针对复杂湖面环境干扰下的无人艇自主航行控制问题,设计了一种有效的无人艇航迹跟踪控制系统.该系统从航迹跟踪控制算法、数据融合处理、上位机监控三个部分展开设计.在算法设计层面,将航迹跟踪控制问题分为外环和内环两部分,外环部分提出了一种自适应视线(line of sight,LOS)制导算法,以求解目标航向角作为航向控制器的输入;内环部分设计了无模型自适应比例积分微分(model free adaptive-proportion integration differentiation,MFA-PID)航向控制器,以实现无人艇稳定的航行.在数据处理层面,采用卡尔曼滤波算法对传感器信息进行融合,实现了对无人艇位置和姿态信息的准确估计.在监控层面,设计了一种可视化上位机软件,实时监测无人艇航行状态,保证航行安全.最后,利用实艇进行湖测实验,验证了该控制系统的有效性,结果表明该系统具备在内湖执行任务的能力以及应对复杂环境干扰的能力.

关键词：无人艇、航迹跟踪、自适应LOS制导、无模型自适应控制、卡尔曼滤波

所属期刊栏目：22

分类号：U661.78(船舶工程)

资助基金：国家自然科学基金;广东省制造装备数字化重点实验室开放项目;中国博士后科学基金

在线出版日期：2022-12-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：13527-13536