基于自主航行系统的无人船海上航迹多目标控制技术研究

航迹控制存在累积跟踪控制误差较高的问题,容易导致无人船发生安全事故,因此,应对基于自主航行系统的无人船海上航迹多目标控制技术加以研究。本文基于自主航行系统定位无人船,根据系统采集的海域环境信息规划无人船海上航迹,设计由动态神经网络结合扰动观测器的复合控制器,实现无人船海上航迹多目标跟踪控制。实验结果表明,研究技术可以实时跟踪控制无人船海上航迹,提高无人船航行的安全性,且在多目标跟踪控制误差上具有显著优势。

基于综合监测系统的无人船自主航行能力评价

为提升无人船自主航行测试与评价能力,提出一种应用多维信息统一采集、船-岸-海协同测量与模块化设计技术开发的无人船自主航行综合监测系统。该系统具有系统配置、数据实时采集与显示、数据存储与回放、船岸通信等功能。通过对无人船在执行自主循迹与自主避碰等典型自主航行任务时产生的航行数据进行实测与存储,结合评价指标的数学模型与量化算法对试验数据进行计算与分析,获得无人船自主航行能力的定量评价结果,为自主航行系统能力的测评提供重要支撑,并为后续升级与开发提供指导。

基于网络控制系统的水下自主航行器制导系统结构

在现代控制系统中,网络控制系统可以用最小成本实现柔性系统,该柔性系统可以完成包括功能可重新配置的许多任务;网络控制系统采用公用的总线结构,使得系统具有更加有效的灵活功能、更好的资源共享、降低系统的维护成本,网络控制系统的最大问题是由于网络而产生的时延和数据包的丢失;研究了基于网络控制原理的水下自主航行器制导系统,详细分析了水下自主航行器网络控制系统的稳定性问题和基于时间触发的TTCAN高层协议;论文旨在通过对水下自主航行器网络控制系统结构的研究,指出其结构的意义和进一步的研究领域。

自主水下航行器机械臂系统非线性PD控制器设计

针对自主水下航行器机械臂系统(AUVMS)的非线性、高耦合性和工作环境的复杂性,文中设计了基于线性扩张观测器(LESO)的控制方案。以带双连杆机械臂的自主水下航行器(AUV)为例,将系统分为5个子系统,将外部扰动(洋流、浪涌和涡流等干扰)与内部不确定性(建模不精确、耦合影响和测量误差等)视作总扰动,并设计LESO和线性反馈控制律进行估计与补偿。对LESO的收敛性与估计误差动力学进行了分析。考虑到AUV动力装置所产生的动力和力矩是有限的,在实际控制中需要对控制输入量针对动力装置的物理特性来设置上限,并且少有文献对带机械臂系统的AUV饱和控制进行研究,文中设计了具有输入饱和限制的非线性比例-微分(PD)控制器,并对控制器的稳定性进行了分析。利用LESO的总扰动思想来处理AUV机械臂系统的非线性、高耦合性和复杂扰动的控制难点,并以输入饱和控制器确保了控制方案的工业适用性。最后通过与传统PID与滑模控制器的对比分析及仿真验证了所提方案的有效性。

视景仿真可信度评估体系的扩充及其应用

随着视景仿真技术的发展,仿真可信度评估也应相应扩充,满足全面评价视景仿真系统的需求。首先针对目前视景仿真技术出现的新形式进行了探讨,提出了对可信度评估进行扩充的一种思路,给出了视景仿真系统可信度评估的体系结构,并对模糊AHP评估方法进行了改进以减少评判专家的主观臆断;然后依据扩充后的可信度评估体系并结合改进的模糊AHP评估方法对某新型远程自主式水下航行器仿真系统进行了评估,最后给出了该仿真系统的定量可信度。实践证明,扩充后的视景可信度评估适用范围更加广泛,具有一定应用前景和工程使用价值。