基于虚拟艇引导的无人艇轨迹跟踪模型预测控制

作     者：陈宏宇 谭飞 董早鹏 CHEN Hongyu;TAN Fei;DONG Zaopeng

作者机构：渤海船舶职业学院船舶工程系辽宁葫芦岛125100 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063 

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(51709214) 辽宁省教育厅2021年度科学研究经费项目(LJKZ1279) 

出 版 物：《大连海事大学学报》 (Journal of Dalian Maritime University)

年 卷 期：2023年第49卷第4期

页      码：46-56页

摘      要：针对无人艇在跟踪任务前期因位置偏差过大及约束存在而导致模型预测控制器(MPC)震荡问题,提出一种由虚拟无人艇引导的MPC控制策略,引用虚拟过渡轨迹代替实际无人艇的目标轨迹,并设计转换条件决定无人艇在执行过程中何时退出该虚拟引导策略。为解决MPC稳定性问题,基于准无限模型预测控制理论,在MPC设计中添加终端惩罚函数,通过构造Lyapunov函数,证明了本文方法在有限时域内的稳定性。引入非线性干扰观测器对复杂海洋环境中的干扰进行观测,利用控制器对其进行补偿。圆形、正弦和直线三种工况的仿真实验验证了本文方法的有效性及准确性,可实现水面无人艇在复杂海洋环境下的轨迹跟踪控制。

主 题 词：水面无人艇(USV) 轨迹跟踪 模型预测控制(MPC) 终端惩罚 虚拟轨迹 

学科分类：08[工学] 0824[工学-林业工程类] 082401[082401] 

D　O　I：10.16411/j.cnki.issn1006-7736.2023.04.006

馆 藏 号：203125152...