基于GPS導航的無人作業(yè)船航跡跟蹤控制研究.pdf

1、隨著自動化水平日益提高，水面無人作業(yè)船舶的研究愈來愈迫切，而無人作業(yè)船舶的航跡跟蹤研究更是其中的熱點問題。本課題以江蘇大學電氣學院和泰州常發(fā)農(nóng)業(yè)技術有限公司共同研制的全自動無人作業(yè)船為研究平臺，搭建了以Trimble BD982 GNSS系統(tǒng)為核心的差分定位系統(tǒng)，并利用AHRS航向姿態(tài)系統(tǒng)獲取船舶的姿態(tài)信息?；跓o人作業(yè)船舶的航跡控制數(shù)學模型，設計了滑模變結構航跡跟蹤控制器，獲得了很好的穩(wěn)定性與跟隨性。論文的主要研究內(nèi)容及成果如下:

2、r>　　第一、本文設計了基于無人作業(yè)船硬件配置的導航系統(tǒng)，該系統(tǒng)中選用Trimble BD982GNSS板卡為核心處理芯片。該導航系統(tǒng)采用RTK定位測量模式，定位精度非常高。并運用與該系統(tǒng)配套的AHRS微型姿態(tài)模塊測量船舶航向與姿態(tài)。完成對GPS定位數(shù)據(jù)的解析以及GPS系統(tǒng)調(diào)試工作。
　　第二、本文推導了無人作業(yè)船舶的水平面運動模型。以水面船舶的控制目標為劃分依據(jù)，進一步得到無人船舶水平面運動的航向控制模型和航跡控制模型。為無人船

3、舶的航跡跟蹤控制問題奠定了基礎。
　　第三、本文設計了聯(lián)邦卡爾曼濾波器。該算法能夠同時對系統(tǒng)的多個狀態(tài)變量進行濾波，有效地降低系統(tǒng)的狀態(tài)誤差，進而保證了系統(tǒng)的實時性、穩(wěn)定性，提高了航跡跟蹤的精度。
　　第四、本文在正確描述直接航跡跟蹤問題的基礎上，將滑模變結構控制與欠驅動船舶航跡跟蹤問題相結合。設計了基于欠驅動水面船舶的直接航跡跟蹤滑?？刂破?。并對其穩(wěn)定性與收斂性進行了論證。
　　通過Matlab/Simulink仿真