水面无人艇运动控制及集群协调规划方法研究

发布时间：2025-05-20 03:46

　　近年来,随着海洋资源勘探与开发以及海洋安全越来越受到人们的高度重视,无人艇(Unmanned Surface Vehicles,USV)由于其在民用和军事领域具有极其广泛的应用前景,成为了国内外的研究热点。此外,随着无人艇研究的进一步深入和无人作战的发展需求,多无人艇集群控制的概念应运而生。集群协作控制在海洋资源探测、舰队协同作战、搜捕营救、编队巡逻、环境监测等方面具有较宽的应用空间。为此,本文以水面无人艇集群的智能航行控制为研究对象,主要进行了以下几个方面的研究工作:首先以一艘实际的喷水推进无人艇为例,建立了水面三自由度运动方程。在运动建模过程中,考虑到无人艇在运动过程中存在的模型摄动问题,开展了摄动模型的研究,并创新性地将运动模型中所有不确定项合并处理,建立了含有不确定函数的总扰动运动模型。同时,以HamiltonJet364型喷水推进器为例,对喷泵推力-转速-航速的关系函数进行了拟合分析,并建立了具体的控制方程,为后续章节的运动控制器设计和运动仿真研究奠定了基础。针对欠驱动无人艇的鲁棒控制问题,设计了一种新形式的自适应扰动观测器,对系统各自由度的总不确定摄动量进行在线实时估计。在此...

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【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.3法国“Rodeur”号（左）和“Basil”号（右）无人艇Fig.1.3“Rodeur”and“Basil”USVofFrance

图1.3法国“Rodeur”号（左）和“Basil”号（右）无人艇Fig.1.3“Rodeur”and“Basil”USVofFrance日本雅马哈公司也曾进行了无人艇的研发工作，并设计了无人海洋探测艇（无人高速军用艇（UMV-H）等型号的无人艇，如图1.4所示。图1....

图1.4日本UMV-O型（左）与UMV-H型（右）无人艇Fig.1.4UMV-HandUMV-OUSVofJapan

）和无人高速军用艇（UMV-H）等型号的无人艇，如图1.4所示。图1.4日本UMV-O型（左）与UMV-H型（右）无人艇Fig.1.4UMV-HandUMV-OUSVofJapanUMV-O型采用排水型艇体，主要用于执行海洋环境监测和生物化学测试等任务，具备较长时间的....

图1.9单船与编队海洋探测效果对比Fig.1.9Resourcedetectioncomparisonbyavesselandafleet

执行效率高等多重优点。因此，通过对船舶编队的控制方法开展必要研究，完成对多船编队的有效控制，在军事国防、生产运输等领域具有宽广的应用范畴与广阔的发展前景。如图1.9编队探测、图1.10远洋补给与舰队协同作业等。图1.9单船与编队海洋探测效果对比Fig.1.9Resourced....

图1.10远洋补给与舰队协同作业Fig.1.10Offshoresupplyandfleetcooperatingoperations

图1.10远洋补给与舰队协同作业Fig.1.10Offshoresupplyandfleetcooperatingoperations过长期的研究与探索，各国学者在单船路径跟踪、轨迹跟踪控制方法的运动控制与其他领域建立的编队控制方法相结合，对船舶编队控制的领法、基于行....

本文编号：4046797