欠驱动无人船路径跟踪:一种有限时间正切漂角视线制导方法

作     者：王宁 贾薇 吴浩峻 

作者机构：大连海事大学轮机工程学院 大连市智能船舶绿色动力控制与测试重点实验室 水路交通控制全国重点实验室 

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：国家自然科学基金资助项目(U23A20680,52271306) 国家高层次人才支持计划项目(SQ2022QB00329) 国防基础科研计划一般项目(JCKY2022410C013) 辽宁省“兴辽英才计划”领军人才项目(XLYC2202005) 大连市科技创新基金重大基础研究项目(2023JJ11CG009) 中央高校基本科研业务费专项资金项目(3132023501) 

主　　题：欠驱动无人船 有限时间正切漂角视线制导 指令滤波 路径跟踪控制 神经网络 

摘      要：海洋环境复杂多变,为提升欠驱动无人船(Underactuated Marine Vehicle, UMV)的自主航行与故障应对能力,本文提出了基于有限时间正切漂角视线制导的指令滤波路径跟踪控制策略.在包括内部动力学未知、时变大漂角和执行器故障的复杂情况下,该策略可使UMV在有限时间内遵循所需的路径.首先,构建了有限时间漂角观测器,用于快速精准地估计时变大漂角?随后,引入有限时间正切漂角视线制导律,不仅能提升制导性能,还能有效避免因非光滑制导指令产生高频震荡导致UMV失稳?此外,通过采用有限时间指令滤波控制技术来降低计算负担,并提出滤波补偿方案减少滤波误差?最后,基于径向基函数神经网络和有限时间理论,设计了自适应有限时间容错路径跟踪控制器,使得UMV的纵向速度和艏向角跟踪误差在有限时间内能够收敛到原点附近的小邻域.仿真实验验证了所提出方案的有效性和优越性.