基于LQR的船舶自主靠泊策略研究

自主靠泊是船舶自动航行研究领域的热点。为有效解决船舶靠泊过程中的路径规划与控制问题,提出了一种基于Frenet框架的改进线性二次型调节器(LQR)控制方法和一种自适应的靠泊策略决策模型,将船舶运动控制、路径规划和靠泊策略选择相结合,实现船舶的自适应自主靠泊。首先,建立风流干扰的船舶动力学模型,根据当前风流环境与泊位的空间关系自动选择靠泊方式;然后,规划靠泊路径并利用LQR控制器实现船舶的自主靠泊。为验证控制器的有效性,在仿真实验中充分考虑靠泊过程中的船舶大漂角特性与岸壁效应。仿真实验表明:本文提出的方法对环境干扰具有良好的鲁棒性,能够根据不同工况选择不同的靠泊策略并实现船舶的自主靠泊。