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(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，集成了船舶設(shè)計(jì)、智能控制、人工智能、導(dǎo)航和通信等專業(yè)技術(shù)為一體，是一個(gè)可以在復(fù)雜海洋環(huán)境中執(zhí)行各種軍用和民用任務(wù)的智能化無人平臺(tái)。其研究?jī)?nèi)容涉及到多方面：自主駕駛、自主避障、路徑規(guī)劃與導(dǎo)航、模式識(shí)別等等，但運(yùn)動(dòng)控制是智能無人艇最基礎(chǔ)、最重要的模塊之一，因?yàn)橹挥袩o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(wù)。 本論文的主要目的是根據(jù)無人艇在風(fēng)浪流環(huán)境中高速航行的特性，設(shè)計(jì)適合無人艇高速運(yùn)

2、動(dòng)的魯棒控制器，并通過建立無人艇的視景仿真器來驗(yàn)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(guān)于無人艇操縱性的分析：首先建立無人艇高速運(yùn)動(dòng)的六自由度操縱性數(shù)學(xué)模型，以及噴水推進(jìn)的力學(xué)模型和風(fēng)浪流干擾的力學(xué)模型，而后綜合各種力學(xué)模型建立無人艇在風(fēng)浪流干擾下的操縱性運(yùn)動(dòng)模型；根據(jù)該無人艇的復(fù)合模型，利用數(shù)字仿真的方法對(duì)無人艇的操縱性進(jìn)行各種運(yùn)動(dòng)仿真，包括無人艇的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)仿真、Z型運(yùn)動(dòng)仿真、高速航行仿真以及有風(fēng)浪流干擾下的回

3、轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并把部分仿真數(shù)據(jù)與模型的實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，其結(jié)果說明該操縱性運(yùn)動(dòng)模型的可行性。 第二部分是控制器的設(shè)計(jì)：根據(jù)無人艇運(yùn)動(dòng)環(huán)境的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)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(jìn)行比較，說明該魯棒控制器對(duì)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(shè)計(jì)無人艇的縱向位置魯棒自適應(yīng)控制器，通過數(shù)字仿真并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，得出該魯棒自適應(yīng)控