未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制

作     者：王宁 刘永金 高颖 WANG Ning;LIU Yongjin;GAO Ying

作者机构：大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 大连海事大学船舶电气工程学院辽宁大连116026 

基　　金：国家高层次人才支持计划项目(SQ2022QB00329) 国家自然科学基金资助项目(U23A20680,52271306) 国防基础科研计划资助项目(JCKY2022410C013) 中央引导地方科技发展专项资金项目(2023JH6/100100010) 大连市科技创新基金重大基础研究资助项目(2023JJ11CG009) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132023501) 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2024年第19卷第1期

页      码：178-190页

摘      要：[目的]针对水面无人艇(USV)编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题,提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制(FDO-OBC)方法。[方法]首先,基于虚拟结构法,建立无人艇编队控制框架,并设计运动学和动力学编队控制器;其次,设计有限时间扰动观测器,实时估计补偿未知环境扰动;然后,针对编队队形变化的轨迹跟踪问题,提出基于最优反步控制的动态轨迹优化策略,利用扰动观测器信息来计算最优控制输入,实现无人艇编队轨迹跟踪的动态优化;最后,采用李雅普诺夫稳定性理论证明该编队控制方法的稳定性。[结果]仿真对比结果表明,FDO-OBC策略可有效提高无人艇编队系统的精确性和鲁棒性。[结论]对于面向扰动环境下的无人艇编队控制系统设计,FDO-OBC方法提供了一种新的技术手段。

主 题 词：水面无人艇 编队控制 有限时间扰动观测器 最优反步 

学科分类：08[工学] 082402[082402] 0824[工学-林业工程类] 

D　O　I：10.19693/j.issn.1673-3185.03348

馆 藏 号：203126669...