基于视线导航的自主水下航行器编队轨迹控制(英文)

编队航行对于提高自主水下航行器的水下作业能力和生存能力具有重要意义,以组成三角形编队前行的三个自主水下航行器为研究对象,基于Leader-Follower编队控制思想和反馈线性化技术设计了d?φ编队控制率,同时,提出了一种变结构控制方法,该方法通过视线导引角计算保持横向轨迹误差最小,进而使自主水下航行器沿预设的航路前进。仿真结果表明所提出的方法切实可行,很好地解决了自主水下航行器协同控制中的编队轨迹跟踪问题。

基于改进LOS导航算法的智能船舶自动靠泊控制研究

针对智能船舶自动靠泊控制中航迹规划和轨迹跟踪的问题,提出一种基于改进视线导航(LOS)算法的自动靠泊方案。将LOS导航算法与线性自抗扰控制(LADRC)器结合,解决了靠泊过程中模型内部参数不确定性和外部时变扰动的问题。为了进一步解决自动靠泊转向过程中跟踪误差大的问题,在LOS算法中融合坐标补偿算法,改善了系统控制性能,加快了收敛速度。通过引入线性自抗扰控制器,增强了系统对外界时变扰动的抑制能力。仿真结果表明,LOS和坐标补偿融合算法具有良好的鲁棒性和显著的控制效果,为船舶自动靠泊控制提供了一种有效的技术手段。

基于模糊控制的仿生机器鱼避障算法

在具有复杂性与不确定性的水环境下,针对无法建立精确的水下机器人控制数学模型问题,提出基于模糊控制的仿生机器鱼避障算法。将视线导航原理与模糊控制思想相结合,进行水下机器人路径规划。通过专家经验,设计一个模糊控制器,实时调整水下机器人的运动方向,并通过仿真实验验证该算法的有效性。仿真及实验结果表明:该算法能实时、稳定地提供水下机器人的运动路径,有效躲避障碍物,安全达到目标点。

一种应用于移动机器人的路径跟踪控制方法

针对移动机器人的路径跟踪复杂性问题,设计了一种易于实现的控制系统,其中的跟踪策略改进了传统的视线导航算法,使机器人光滑趋近到期望路径,控制器的设计采用基于模糊逻辑的变速度控制和角速度滑模控制,减小了角速度的抖振,并使控制具有一定的智能化特点。实验结果表明,设计的控制系统即可以保证路径跟踪的精度,同时避免了运动控制的不稳定性。

移动机器人智能路径跟踪控制方法研究

采用仿人工智能驾驶思维,提出基于视线导航的模糊控制方法,该方法利用视线导航原理实现提前控制,减小超调量,同时根据道路弯曲度设计速度、角速度模糊控制器,使移动机器人能够快速高效地完成路径跟踪任务,通过仿真试验证实了方法的有效性和可行性。

基于深度强化学习的智能船舶航迹跟踪控制

[目的]智能船舶的航迹跟踪控制问题往往面临着控制环境复杂、控制器稳定性不高以及大量的算法计算等问题。为实现对航迹跟踪的精准控制,提出一种引入深度强化学习技术的航向控制器。[方法]首先,结合视线(LOS)算法制导,以船舶的操纵特性和控制要求为基础,将航迹跟踪问题建模成马尔可夫决策过程,设计其状态空间、动作空间、奖励函数;然后,使用深度确定性策略梯度(DDPG)算法作为控制器的实现,采用离线学习方法对控制器进行训练;最后,将训练完成的控制器与BP-PID控制器进行对比研究,分析控制效果。[结果]仿真结果表明,设计的深度强化学习控制器可以从训练学习过程中快速收敛达到控制要求,训练后的网络与BP-PID控制器相比跟踪迅速,具有偏航误差小、舵角变化频率小等优点。[结论]研究成果可为智能船舶航迹跟踪控制提供参考。

基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制

[目的]为了解决无人船由系统建模误差和参数摄动引起的混合不确定项、模型含非零非对角项和控制器输入饱和情况下的路径跟踪问题,[方法]提出基于速变视线导航法(LOS)的反步自适应无人船路径跟踪控制方法。首先引入坐标变换法,把系统模型转变为斜对角形式。把控制系统分为制导子系统和控制子系统,在制导子系统设计速变LOS算法,使纵向速度制导律与横向跟踪误差呈正相关,确保无人船能有效地朝着并保持在期望的路径上;在控制子系统设计反步自适应算法以补偿系统混合不确定项,同时引入辅助系统处理系统控制输入饱和问题。[结果]运用李雅普诺夫稳定性理论证明制导控制闭环系统一致最终有界稳定。[结论]仿真结果验证了所提出方法的有效性和鲁棒性,对无人船反步自适应路径跟踪控制有一定的参考价值。

基于模型预测控制的潜艇水平面航迹控制算法

[目的]为解决潜艇在水平面运动中的航迹控制问题,[方法]首先建立潜艇的水平面动力学和运动学模型,然后通过视线导航法(LOS)建立潜艇的水平面航迹控制误差模型,将水平面的航迹控制问题转化为跟踪动态的期望艏向角问题,最后针对该问题设计基于状态空间形式的模型预测控制算法。[结果]仿真结果表明,提出的LOS与预测控制算法结合的航迹控制算法能够有效解决潜艇的航迹控制问题,且通过模型预测控制算法可解决潜艇方向舵舵角与舵速受约束的问题。[结论]设计的潜艇航迹控制算法对后续航迹控制系统的开发具有参考意义。

基于MPC算法的AUV空间航迹跟踪控制

为了解决AUV在空间运动中的路径点跟踪控制问题,参照水下航行器的建模方法,建立AUV的六自由度动力学和运动学模型,采用水平面视线导航法计算AUV指令航向,采用垂直面制导算法计算AUV的垂直面指令深度、指令纵倾和指令深度速率。针对AUV的水平面和垂直面控制,设计基于状态空间形式的模型预测控制算法。通过仿真表明,所提出的空间航迹控制算法能达到较高的控制精度,采用的指令深度+指令纵倾+指令深度速率的控制方法能使AUV尽快航行至指令轨迹并跟踪垂直面航迹。设计的空间路径点跟踪控制算法对AUV后续的控制系统开发具有一定的参考意义。

水下滑翔机抗干扰非线性自适应控制方法

分析了水下滑翔机欠驱动特点,建立了水下滑翔机完整六自由度模型,给出了三维路径跟踪误差方程。利用三维空间的视线导航方法,设计了非线性自适应控制策略,给出了水下滑翔机横滚角控制律、俯仰角度控制律和深度控制律。理论研究和仿真实验表明,在不同海流大小和航向夹角情况下,提出的控制器在一定条件下能够克服常值海流干扰的影响,具有较好的鲁棒性和很好的跟踪效果。