无人艇航迹跟踪GPC-PID串级控制

水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)系统存在有大惯性、长时滞、非线性、难以建立精确模型等问题,易受海浪等外界干扰的影响,采用传统的PID控制难以达到良好的航迹跟踪控制效果。为了实现更好的控制效果,基于广义预测理论,将其与PID控制相结合,设计了GPC-PID串级控制器,分别控制无人艇的转艏运动和操舵运动,并采用分离式控制方案,通过航向控制间接实现无人艇的航迹跟踪控制。从matlab仿真实验结果可以看出,GPC-PID控制器具有良好的航向控制与航迹跟踪控制效果,具有响应速度快,控制精度高,鲁棒性好,抗干扰能力强等优点。

基于切点优化人工势场法的三维避障规划

提出三维空间基于切点优化人工势场法的机器人避障算法。将障碍物膨胀成其自身几何结构的外接球,根据机器人与障碍物的位置关系和外接球的半径求出由障碍物指向机器人的方向向量以及外接球上距离障碍物最近的点,此点即为切点。此切点产生的斥力在保证机器人安全的同时减小人工势场法的运行时间,便于机器人的控制。利用切点法和等分点法建立机器人的避障环境模型进行仿真研究,两种环境下切点法的避障规划时间分别占等分点法避障规划时间的15.9%和12.7%,在危险的三维避障环境中有效提高了算法的实时性。