基于改进人工势场法的欠驱动无人船编队协同避碰避障

作     者：李伟 张永超 宁君 马昊冉 刘陆 彭周华 

作者机构：大连海事大学航海学院 大连海事大学船舶电气工程学院 

出 版 物：《控制与决策》 (Control and Decision)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0835[工学-软件工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金项目(51939001,61976033) 中央高校基本科研业务费项目(3132024137) 大连海事大学航海学院2023年一流学科交叉研究项目资助(2023JXA09) 

主　　题：欠驱动无人船 人工势场法 分布式编队 输入量化 RBF神经网络 避障 

摘      要：本文提出了一种基于改进人工势场法且带有输入量化的欠驱动无人船编队协同避碰避障策略.借鉴导弹制导与控制机理,分层设计无人船运动学制导律与动力学控制律.首先,基于辅助变量法在无人船运动学子系统中设计分布式制导律,并引入改进人工势场法的斥力函数.通过重构制导律实现了运动学层面的协同避碰避障以及欠驱动无人船期望轨迹的跟踪.其次,通过使用径向基神经网络,对无人船动力学子系统中的外界干扰和系统未建模动态进行逼近.采用均匀量化器对输入变量进行量化,并对量化过程进行线性描述,使得底层量化控制器无需预测关于量化参数的具体信息.在稳定性分析中,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了所设计USV编队跟踪控制系统的稳定性.最后,采用Matlab对理论策略进行仿真实验,仿真结果验证了本文所提策略的有效性.