欠驱动无人船集群有限时间跟踪控制

[目的]针对具有未建模动态、外部环境干扰及未知集群参考信号的欠驱动无人船(USV)集群跟踪问题,研究USV集群运动决策机制并提出有限时间集群跟踪控制方法。[方法]首先,利用Lyapunov函数和人工势函数,结合集群虚拟参考船位置信息,构造速度导引的集群运动决策策略;然后,设计有限时间集总不确定观测器(FLUO),对速度误差方程中包含的未知信息予以补偿;最后,设计基于FLUO的非奇异终端滑模(NTSM)集群跟踪控制方法(FLUO−NTSM)。[结果]通过理论分析和仿真试验,证明系统在有限时间内稳定。[结论]基于所提集群运动决策策略和FLUO−NTSM跟踪控制方法,USV可保持群集并实现精准路径跟踪。

国外无人船集群运用特点分析及其应对启示

无人船(USV)集群作为未来海上军事运用的重要组成力量,是各国海上无人装备的重要发展方向。首先,通过梳理总结当前国外无人船集群发展战略规划与运用现状,对无人船集群作战关键技术进行归纳分析,从集群自组网通信、战场态势感知、集群协同任务分配等3个方面剖析无人船集群相关技术的研究进展;然后,对无人船集群在军事上运用的典型样式和主要效益进行分析及研判;最后,总结分析当前应对无人船集群的难点,并对无人船集群应对的技术发展予以展望。

基于遗传粒子群算法的无人船集群目标分配

针对粒子群算法中目标点易受其他粒子影响的问题,提出一种基于遗传粒子群算法的无人船集群目标分配的方法,用粒子群算法获得无人船的目标点,并结合遗传算法对一些无人船的劣势目标点替换成优势目标点,完成设定的目标分配任务。实验结果表明,在目标分配问题中,遗传粒子群算法比粒子群算法所用时间和所走路径长度都有明显的减少,目标分配的成功率也有很好保证。

基于虚拟领航者和改进胡克定律的无人船集群避障

[目的]针对无人船集群规避障碍物的问题,提出一种基于虚拟领航者和改进胡克定律的弹性集群编队控制方法。[方法]首先,根据障碍物的长和宽得到其外接椭圆,按照长宽比向外扩展出虚拟碰障区、避障反应区、自由航行区,实现水面避障物模型的简化;其次,基于虚拟领航者和改进胡克定律,对编队各成员之间、各成员虚拟领航者之间的相对距离和速度予以约束,采用坐标形式设置编队队形,构建弹性编队模型,并基于障碍物的环形斥力场来实现单无人船的避障,以及在弹性集群编队的组织下实现无人船集群的避障;然后,通过优化处理无人船的航行过程,消除编队及避障过程中的“徘徊”和“振荡”等现象,使各无人船的运动更加平滑;最后,运用Matlab软件对由4艘无人船组成的集群编队进行仿真实验。[结果]实验结果表明,编队可成功绕过设置的所有障碍物,验证了所提方法的有效性和可行性。[结论]该方法可实现无人船集群对水面障碍物的规避,具备在一定复杂环境下的通过能力,可为无人船集群避障的应用及研究提供参考。