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基于模型预测控制的潜艇水平面航迹控制算法 被引量:7
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作者 张子昌 林莉 +1 位作者 徐雪峰 赵光 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期172-178,共7页
[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... [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。 展开更多
关键词 潜艇 航迹控制 视线导航法 模型预测控制
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基于MPC算法的AUV空间航迹跟踪控制 被引量:3
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作者 张子昌 徐雪峰 侯成刚 《舰船科学技术》 北大核心 2020年第12期86-91,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 AUV 路径点跟踪 视线导航法 模型预测控制
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水下滑翔机抗干扰非线性自适应控制方法 被引量:1
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作者 张文清 吕勇 马士全 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2021年第10期165-169,共5页
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... 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。 展开更多
关键词 水下滑翔机 路径跟踪 抗干扰控制 视线导航法
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基于深度强化学习的智能船舶航迹跟踪控制 被引量:24
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作者 祝亢 黄珍 王绪明 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第1期105-113,共9页
[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... [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。 展开更多
关键词 智能船舶 航迹跟踪控制 深度强化学习 视线导航法
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基于速变LOS的无人船反步自适应路径跟踪控制 被引量:17
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作者 余亚磊 苏荣彬 +1 位作者 冯旭 郭晨 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期163-171,共9页
[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... [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。 展开更多
关键词 无人船 路径跟踪 视线导航法 输入饱和 自适应控制
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