水面智能高速無人艇的控制與仿真.pdf

1、水面智能高速無人艇作為一個復雜的系統(tǒng)，集成了船舶設計、智能控制、人工智能、導航和通信等專業(yè)技術為一體，是一個可以在復雜海洋環(huán)境中執(zhí)行各種軍用和民用任務的智能化無人平臺。其研究內(nèi)容涉及到多方面：自主駕駛、自主避障、路徑規(guī)劃與導航、模式識別等等，但運動控制是智能無人艇最基礎、最重要的模塊之一，因為只有無人艇能夠沿著規(guī)劃好的路徑自主航行，才能完成各種任務。 本論文的主要目的是根據(jù)無人艇在風浪流環(huán)境中高速航行的特性，設計適合無人艇高速運

2、動的魯棒控制器，并通過建立無人艇的視景仿真器來驗證該控制器的可行性。論文主要由三部分組成。 第一部分是關于無人艇操縱性的分析：首先建立無人艇高速運動的六自由度操縱性數(shù)學模型，以及噴水推進的力學模型和風浪流干擾的力學模型，而后綜合各種力學模型建立無人艇在風浪流干擾下的操縱性運動模型；根據(jù)該無人艇的復合模型，利用數(shù)字仿真的方法對無人艇的操縱性進行各種運動仿真，包括無人艇的回轉(zhuǎn)運動仿真、Z型運動仿真、高速航行仿真以及有風浪流干擾下的回

3、轉(zhuǎn)運動，并把部分仿真數(shù)據(jù)與模型的實驗值進行比較，其結(jié)果說明該操縱性運動模型的可行性。 第二部分是控制器的設計：根據(jù)無人艇運動環(huán)境的特點，設計無人艇的航向魯棒控制器和位置魯棒控制器，再綜合兩者成為無人艇的航線跟蹤器，通過該控制器的仿真與PID控制器的仿真效果進行比較，說明該魯棒控制器對外界干擾具有抑制作用；再根據(jù)無人艇艇體系統(tǒng)參數(shù)的不確定性，設計無人艇的縱向位置魯棒自適應控制器，通過數(shù)字仿真并對仿真結(jié)果進行分析，得出該魯棒自適應控