無人艇航向運動控制器的設計與實現(xiàn).pdf

1、水面無人艇作為一種智能化海上運動平臺被廣泛的應用在水道測量，海洋環(huán)境監(jiān)測和現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)爭中。水面無人艇具有廣泛的應用前景，已成為國內外智能化海洋裝備的研究熱點。在復雜多變的海洋環(huán)境中，水面無人艇的自主航行尤其是航向跟蹤和航向保持性能是其運動控制的基礎問題。因此，設計一種能夠適應復雜海洋環(huán)境下的無人艇航向運動控制器，是無人艇運動控制研究的重要內容之一。本文以大連海事大學“藍信”號無人水面艇為研究對象，針對其航向運動控制的設計與實現(xiàn)進行研究

2、，主要內容分為以下幾部分:
　　首先，本文采用整體型建模思想，建立了響應型無人艇三自由度平面運動的線性化數(shù)學模型。在此基礎上，結合模糊控制算法與常規(guī)PID控制算法，設計了一種模糊自適應PID航向控制器，并給出了控制參數(shù)和模糊整定規(guī)則，從而實現(xiàn)了控制器參數(shù)的在線自整定。在風浪流干擾的情況下，分別進行了常規(guī)PID航向控制與模糊自適應PID航向控制的仿真。仿真結果表明，模糊PID控制算法相較常規(guī)PID控制算法具有更為良好的自適應性能。<

3、br>　　其次，從艇載多傳感器網絡中獲取了無人水面艇的運動信息數(shù)據，利用基于卡爾曼濾波算法的數(shù)據融合技術，實現(xiàn)了在水面無人艇航行過程中準確而實時地獲取姿態(tài)信息。根據無人艇要實現(xiàn)的航向控制功能需求，設計并實現(xiàn)了基于嵌入式航向運動控制系統(tǒng)的軟硬件結構。
　　最后，將設計的嵌入式航向運動控制器應用到“藍信”號水面無人艇的航向運動控制中。在大連星海灣跨海大橋外圍一帶海域，分別進行了PID和模糊PID航向控制性能對比的實船實驗。實驗結果表明