欠驅動水面無人艇的航跡跟蹤控制研究.pdf

1、水面高速無人艇是典型的欠驅動系統(tǒng),同時又存在高度非線性、控制輸入的約束以及外界干擾等限制條件。對欠驅動水面無人艇的航跡跟蹤控制研究,是當前無人水面艇運動控制領域的主流研究方向,同時,這項研究能夠為無人艇的的精確攻擊以及快速作戰(zhàn)提供有利信息,具有重要的實際應用價值。
　　 本文從運動學和動力學特性方面分別介紹了三自由度水面無人艇的動態(tài)特性,針對系統(tǒng)中存在的不確定性和外界干擾,通過弱化復雜的條件,建立了欠驅動水面無人艇的運動學和動力

2、學方程模型。簡要介紹基于Lyapunov的穩(wěn)定性理論和相關的穩(wěn)定性定理,用Lyapunov直接法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,關鍵是構造一個合適的Lyapunov函數(shù),而Lyapunov直接法本身并沒有提供構造Lyapunov函數(shù)的一般方法,利用Lyapunov方法分析穩(wěn)定性,或用來鎮(zhèn)定和綜合都欠缺構造性,因此文中提出了反步法,將一個復雜的非線性系統(tǒng)分解成不超過系統(tǒng)階數(shù)的兩個或多個小系統(tǒng),然后為各個子系統(tǒng)設計李亞普諾夫函數(shù)(又稱V函數(shù))和中間虛擬控制

3、量,從而能夠一直后推到整個系統(tǒng),將這些子系統(tǒng)集成起來完成控制律的設計實現(xiàn)鎮(zhèn)定和跟蹤控制。基于反步法對三自由度水面無人艇的模型進行了穩(wěn)定性分析和余弦軌跡跟蹤。提出了動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應控制方法,基于三自由度水面無人艇的模型進行了余弦軌跡跟蹤。仿真結果證明了簡化的無人艇模型系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的。在鎮(zhèn)定模型的基礎上,基于反步法和動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡分別設計航向跟蹤控制器,都在MATLAB/Simulink環(huán)境中進行余弦軌跡跟蹤仿真實驗,仿