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基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法研究

贾金恒 黄琰 赵文涛 孙朝阳 颜闽秀

贾金恒, 黄琰, 赵文涛, 孙朝阳, 颜闽秀. 基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03162
引用本文: 贾金恒, 黄琰, 赵文涛, 孙朝阳, 颜闽秀. 基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03162
Research on unmanned sailboat trajectory tracking method based on model predictive control[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03162
Citation: Research on unmanned sailboat trajectory tracking method based on model predictive control[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03162

基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法研究

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03162
基金项目: 国家级-基于原位观测数据反馈的海洋物质分布状态估计与自主探测方法研究(42276198)

Research on unmanned sailboat trajectory tracking method based on model predictive control

知识共享许可协议
基于模型预测控制的无人帆船轨迹跟踪方法研究贾金恒,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: [目的] 面向无人帆船在水面、水下跨域异构海洋机器人的协同三维立体跟踪观测方面的应用,开展了无人帆船轨迹跟踪控制研究以实现与AUV的协同作业,针对“海鸥”号无人帆船,提出了基于模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪控制方法。 [方法] 该方法通过建立无人帆船动力学模型及运动学模型,在传统帆舵分离控制的基础上进行改进,实现无人帆船“帆-舵”联合控制;通过分析无人帆船动力学特点及执行器约束条件,构建MPC目标函数及系统约束条件,将无人帆船轨迹跟踪问题转化为优化问题;利用MATLAB仿真软件,对提出的控制方法进行了仿真实验。 [结果] 仿真结果表明,所提出的无人帆船“帆-舵”联合MPC控制方法与帆舵分离的PID轨迹跟踪控制方法相比,更加便于添加约束条件,且在风向不变化及风向变化的情况下均能够更快的收敛于指定轨迹,具有更小的轨迹跟踪误差,并且能够实现逆风折线行驶。 [结论]研究成果可为无人帆船帆、舵控制提供新的思路,提高其轨迹跟踪能力,进一步为无人帆船与AUV的高效协同作业提供技术保障。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-03
  • 网络出版日期:  2023-01-16

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