基于數(shù)據(jù)挖掘的水面無人艇建模及航向控制研究.pdf

1、無人艇運(yùn)動系統(tǒng)建模及其航向控制是無人艇進(jìn)行自主航行的核心技術(shù)。有效的運(yùn)動控制系統(tǒng)對提高偵察設(shè)備觀測效果、武器裝備系統(tǒng)精度都是十分重要的。由于無人艇運(yùn)動系統(tǒng)所固有的非線性及不確定特征，采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模與航向控制方法難以達(dá)到滿意的系統(tǒng)性能要求。在無人艇建模方面，無論是水動力模型還是響應(yīng)模型，其關(guān)鍵都是依照固有的模型框架精確確定船舶動態(tài)特性參數(shù)。由于受到固有模型框架的限制和約束，時(shí)常會生成與實(shí)際情況不相匹配的模型。在無人艇控制方面，由于受到

2、風(fēng)、浪、流及其他外界干擾的影響，無人艇運(yùn)動具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和非線性，傳統(tǒng)控制手段難以達(dá)到快速精確的控制效果。
　　針對以上問題，本文不但基于數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和模糊推理系統(tǒng)進(jìn)行了無人艇運(yùn)動系統(tǒng)的建模，而且將該辨識結(jié)果運(yùn)用于無人艇航向的前饋補(bǔ)償比例微分控制器設(shè)計(jì)中，并運(yùn)用李雅普諾夫穩(wěn)定性分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)跟蹤誤差的有界性?；跀?shù)據(jù)挖掘的模糊建模方法是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，它無須考慮無人艇的運(yùn)行機(jī)理及流體動力等因素，能夠直接依據(jù)舵角和航向的采樣

3、數(shù)據(jù)生成模糊規(guī)則，建立無人艇運(yùn)動系統(tǒng)模型。而基于模糊辨識的前饋補(bǔ)償控制方法，在控制過程中利用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論對模糊規(guī)則進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，增強(qiáng)了非線性項(xiàng)的控制能力。對比傳統(tǒng)的PID航向控制算法，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該前饋補(bǔ)償控制算法的快速性和有效性。
　　最后，本文將MATLAB作為以上內(nèi)容實(shí)現(xiàn)的平臺，并且用GUI工具為各個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)提供一個(gè)可視化的整合平臺。具體功能包括:各無人艇操縱系數(shù)計(jì)算，利用采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行無人艇運(yùn)動模型辨識，對無人艇