摘要：为了使水面无人船(USV)获得更好的跟踪性能,本文设计了基于扰动观测器和命令滤波器的自适应模糊控制器.对于该系统存在建模不确定性和外部环境的扰动,采用模糊逻辑系统(FLS)和一个新的扰动观测器对其进行逼近和补偿.在扰动观测器和控制器中加入了一个新的自适应参数,用来改善控制精度.基于此,本文设计了命令滤波反步控制方法,可以保证系统在所有状态下都是有界的,且跟踪误差在有限时间内小于规定的精度.仿真结果显示该方法有效,且可以满足给定的控制精度.

摘要：针对智能航运时代背景下的船舶远程操纵与控制,本文设计一种面向水面无人船的驱动电机远程控制系统。系统以Arduino2560为中央控制器,涵盖中央控制模块、电机驱动模块、无线通信模块和岸基操控端。系统通过远程控制驱动电机,实现船舶前进、后退、左转、右转等运动状态的转换;通过GPRS实现无人船端与岸基操控端的无线通信。试验表明,本文设计的驱动电机远程控制系统操作方便,通信流流畅,运行稳定,能够用于无人船远程操纵和控制,为无人船的发展提供支持。

摘要：在基于网络控制的水面无人船(unmanned surface vehicles,USV)系统中,针对系统执行器故障和使用通信网络出现的网络延迟、数据丢失,以及海洋环境扰动,研究基于动态事件触发的水面无人船系统的故障检测问题。首先,量化影响因素,构建了一个考虑网络延迟、丢失、海洋扰动和执行器故障同时存在的水面无人船系统的动力学模型。并在此基础上构建了一个基于动态事件触发的无人船系统故障检测框架,给出了动态事件触发的条件。然后,利用李雅普诺夫稳定性理论给出了残差系统渐近稳定的判据和系统故障检测框架的参数设计方法。最后,通过仿真实验验证了所提出的故障检测方法的有效性。

摘要：针对水面无人船存在操舵约束的情况和航行过程中存在风浪流等扰动的航向控制问题,设计了一种基于预测函数控制的水面无人船航向控制器,该控制器采用先预测后控制的思想,在线求解最优控制量的过程中充分考虑上述约束及干扰对航向控制的影响,从而实现对干扰的及时补偿。然后,对基于预测函数控制的航向控制器进行了仿真实验,并与基于传统PID控制的航向控制器进行对比分析,以此验证该控制器的有效性,为后续航迹间接控制算法的设计提供支撑。

摘要：面向水域探测场景的立体化、多样化、复杂化,基于领航-跟随编队控制的思想,提出了水面无人船(Unmanned Surface Vehicle,USV)和自主水下无人航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)跨介质异构体协同运动控制策略.首先,该控制策略考虑了未知环境干扰等因素带来的动力学建模误差,设计了非线性干扰观测器用以估计误差影响;其次,利用动态自适应前视距离改进视线法(LOS),在制导层面解决AUV欠驱动控制问题,结合级联系统分析USV-AUV编队控制问题,通过反馈线性化设计AUV跟随控制器;最后,采用李雅普诺夫理论证明了基于改进制导律的USV-AUV编队控制系统的一致全局渐进稳定.湖试结果表明,所提出的USV-AUV编队控制策略是有效的.

摘要：针对航道水深检测需求,设计了一种基于单波束声呐的实时在线航道水深测量无人船。采用差分GPS和姿态仪采集船舶位置与姿态,自主控制船舶抵达测量点。通过阈值法对单波束声呐图像进行处理,得到航道水深。本套测量系统具有误差小、效率高、测量实时性好的优点。实验结果表明,设计的无人船水深测量系统运行稳定,方便安装,测量精度高,人机交互界面良好,能够准确地传送数据,具有较高的应用价值。

摘要：介绍了一种基于MATLAB/BDS的水面无人船(USV)整体系统设计.为了使USV在自主路径规划上运动更加精确,USV通过无线通讯模块与上位机交流,将北斗卫星导航系统(BDS)发送的位置数据信息与MATLAB规划路径结合起来,通过上位机软件规划处理,规划出精准的运动轨迹,同时将控制信息发送给USV,由嵌入式控制板STM32操纵整个船体运行.试验将真实测试数据、MATLAB规划的路径数据、BDS规划的路径数据、以及两方整合数据相比较,结果表明:基于MATLAB/BDS路径规划的偏差有明显降低,为提高路径规划的准确性提供可行性办法.