無人艇操縱性與智能控制技術研究.pdf

1、水面無人艇是一種能夠在實際海洋環(huán)境下安全自主航行,并完成各種任務的海上智能運動平臺。與有人駕駛的艦艇相比,無人艇具有許多突出的戰(zhàn)術技術特點,它體積小、隱蔽性好、航速高、機動靈活、無人員傷亡危險等,在未來非對稱立體戰(zhàn)爭中,無人艇將完成諸如掃雷、電子信息戰(zhàn)、情報偵察與監(jiān)視(ISR)、反恐、精確打擊和武力保護等特殊任務;在惡劣海況(如海上大風、巨浪、熱帶風暴、海霧等)的探測研究和預警預報方面,無人艇將發(fā)揮其重要作用,因而越來越多地受到了世界各

2、國的重視。
　　 在高度動態(tài)和不可預測的海洋環(huán)境里,為了達到高度自治,無人艇需要靈活可靠的‘操縱性能、精確快速的控制能力來確保其他船只與自身的安全;同時,從加強無人艇的自適應性與智能性,改善無人艇工作性能的觀點來看,其控制系統(tǒng)還應該具備良好的自適應、自學能力功能,從而需要引入人工智能來設計無人艇的智能控制系統(tǒng)。
　　 本論文以“翔龍?zhí)枴睙o人艇為研究對象,首先通過分析高速滑行艇的操縱運動機理,并結合實艇試驗數(shù)據(jù)辨識的方法,

3、建立了無人艇五自由度的操縱性數(shù)學模型;其次,利用最小二乘支持向量機的回歸原理,根據(jù)結構風險最小化準則的學習原理,對小樣本的無人艇Z型試驗數(shù)據(jù)引入線性核函數(shù),通過分步辨識的方法,辨識了無人艇艏向響應方程中的一、二階線性與非線性參數(shù),并驗證了二階非線性響應方程具有很好泛化性能;然后,在該無人艇操縱運動模型的基礎上,把S面控制算法和模型參考自適應規(guī)律的設計原理相結合,根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論設計了基于參考模型的S面自適應艏向控制器,并驗證了該

4、控制算法具有較好的抗模型參數(shù)變化和外界干擾的能力:之后,把仿人智能控制的在線特征辨識、啟發(fā)式直覺推理邏輯和多模態(tài)控制的優(yōu)點與人類小腦的協(xié)調(diào)運動機理相結合,提出了基于小腦模型的仿人智能協(xié)調(diào)控制策略,設計了基于發(fā)動機、噴水推進器噴嘴和倒車斗協(xié)調(diào)運動的無人艇基礎運動控制策略,并根據(jù)人體運動控制系統(tǒng)結構的特點,提出一種仿人智能的混合式分層遞階結構,并利用智能圖式的學習進化原理,在實踐中不斷完善和改進,則形成一種混合仿人智能圖式的體系結構;最后,