在過(guò)去的幾十年時(shí)間里,伴隨著海上的恐怖事件及瀕海戰(zhàn)爭(zhēng)的升溫和人口增長(zhǎng)對(duì)資源需求的不斷升級(jí),導(dǎo)致水面無(wú)人艇的研究和應(yīng)用得到了快速發(fā)展。而無(wú)人艇航行控制算法的優(yōu)劣對(duì)整個(gè)航行系統(tǒng)至關(guān)重要。變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性控制方法,在處理非線性系統(tǒng)對(duì)象的控制問(wèn)題上效果顯著。但由于系統(tǒng)對(duì)象的不確定性及外部的干擾,單一的變結(jié)構(gòu)控制方法在無(wú)人艇航向的控制效果方面仍有待提高。本文著眼于通過(guò)引入其他的控制方法與變結(jié)構(gòu)控制方法相結(jié)合,構(gòu)成復(fù)合的變結(jié)構(gòu)控制策略,并將其運(yùn)用于無(wú)人艇航向、航跡控制領(lǐng)域。主要內(nèi)容如下:以水面無(wú)人艇為研究對(duì)象,采用一種基于系統(tǒng)浸入與流形不變的自適應(yīng)反演滑�？刂品桨浮⒎床椒ê突７椒ǖ漠a(chǎn)物super-twisting相結(jié)合,而設(shè)計(jì)一個(gè)自適應(yīng)反演滑�？刂破�。其中對(duì)擾動(dòng)估量的設(shè)計(jì)采用浸入與不變方法,其主要特點(diǎn)就是在整體自適應(yīng)律中加入其他補(bǔ)償項(xiàng),并且在此基礎(chǔ)上建立一個(gè)對(duì)擾動(dòng)估量的誤差流形,通過(guò)靈活設(shè)計(jì)自適應(yīng)律使誤差流形為不變,從而保證擾動(dòng)估計(jì)誤差的收斂。仿真結(jié)果表明:利用該方法能準(zhǔn)確估計(jì)設(shè)計(jì)的控制器外部擾動(dòng)估計(jì)準(zhǔn)確,無(wú)人艇航向的控制性能優(yōu)于與采用自適應(yīng)反演滑�？刂�。針對(duì)傳統(tǒng)滑�？刂品椒ê蛡鹘y(tǒng)滑模趨... 

【文章來(lái)源】：江蘇科技大學(xué)江蘇省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

美國(guó)空間和海戰(zhàn)系統(tǒng)中心的“SpartanScout”號(hào)USVFig.1.1TypicalUSVofSpaceandNavalWarfareSystemsCenter

在 2006 年，以色列的埃爾比特系統(tǒng)公司研制出一艘被稱為第二代無(wú)人艇的“Silvarlin”號(hào) USV，并且已經(jīng)在 2007 年進(jìn)行了第一次海試�！癝ilver marlin”以 Café 賽5 為基礎(chǔ)建造，其艇身長(zhǎng) 10m，艇身重量也有 4t，最大的有效載荷為 2500kg 左右高的航行速度能夠達(dá)到 45kn，續(xù)航力 500n mile，續(xù)航時(shí)間 24h。除此之外，該公司還專門(mén)獨(dú)資研制了一艘小型 USV，其被稱為“Stingray”。其依據(jù)民用的噴水推進(jìn)型艇開(kāi)發(fā)而成的。該艇的最高航行速度可達(dá)到 42kn，有效載 160kg，續(xù)航時(shí)間超過(guò) 8h,由于該艇體體積小、便于隱身的特點(diǎn)，大部分被用來(lái)偵報(bào)、識(shí)別某些海岸目標(biāo)及其他一些用途。在美國(guó)和以色列不斷的研發(fā)無(wú)人艇技術(shù)的同時(shí)，日本也不甘落后，也開(kāi)始積極開(kāi)無(wú)人艇的相關(guān)技術(shù)研究[4]。因?yàn)槿毡舅拿婵亢＃芯繜o(wú)人艇其主要目的還是為止從海上被其他國(guó)家實(shí)施突然襲擊。因此在 2004 年，日本國(guó)會(huì)發(fā)布了一項(xiàng)無(wú)人艇計(jì)劃[5]，這項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)高達(dá) 1 億美元。在日本國(guó)會(huì)支持之下，日本著名 YAMAH司就成功研發(fā)出了兩款技術(shù)非常先進(jìn)的無(wú)人艇，分別為 UMV-H 和 UMV-O,如圖 1示。并且在 2008 年，日本科技局[6]成功驗(yàn)收了該艘無(wú)人艇。

圖 1.4“尖兵 1 號(hào)”水面無(wú)人艇Fig.1.4 “Pioneer No.1” USV來(lái)說(shuō)，我國(guó)在無(wú)人艇技術(shù)發(fā)展上有相當(dāng)大的突破和進(jìn)展，但和其他的一段科技路要走，比如自主化、多模塊化等方面。因此，我國(guó)在有很長(zhǎng)的一段路要走，仍然有不少問(wèn)題需要去解決，有許多科學(xué)技。艇航行控制的現(xiàn)狀概述、艦艇在海洋環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題歸根結(jié)底就是航速航向和航跡控況下的自主航行更是 USV 的首要問(wèn)題，其中就涉及到體系結(jié)構(gòu)、數(shù)制方法等一系列的重要知識(shí)。完成航向控制任務(wù)最主要依靠的就是史也先后經(jīng)歷了四個(gè)階段。首先第一階段的就是機(jī)械式自動(dòng)舵，機(jī)紀(jì)的 20 年代初期，這種控制方式只是利用了一個(gè)簡(jiǎn)易的比例放大控的，控制的精度不高。在第二次世界大戰(zhàn)期間，伴隨著控制理論水


本文編號(hào)：3376032