欠驅(qū)動(dòng)水面無人艇的航跡跟蹤控制研究.pdf

1、水面高速無人艇是典型的欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),同時(shí)又存在高度非線性、控制輸入的約束以及外界干擾等限制條件。對(duì)欠驅(qū)動(dòng)水面無人艇的航跡跟蹤控制研究,是當(dāng)前無人水面艇運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域的主流研究方向,同時(shí),這項(xiàng)研究能夠?yàn)闊o人艇的的精確攻擊以及快速作戰(zhàn)提供有利信息,具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性方面分別介紹了三自由度水面無人艇的動(dòng)態(tài)特性,針對(duì)系統(tǒng)中存在的不確定性和外界干擾,通過弱化復(fù)雜的條件,建立了欠驅(qū)動(dòng)水面無人艇的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力

2、學(xué)方程模型。簡(jiǎn)要介紹基于Lyapunov的穩(wěn)定性理論和相關(guān)的穩(wěn)定性定理,用Lyapunov直接法分析系統(tǒng)穩(wěn)定性,關(guān)鍵是構(gòu)造一個(gè)合適的Lyapunov函數(shù),而Lyapunov直接法本身并沒有提供構(gòu)造Lyapunov函數(shù)的一般方法,利用Lyapunov方法分析穩(wěn)定性,或用來鎮(zhèn)定和綜合都欠缺構(gòu)造性,因此文中提出了反步法,將一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)分解成不超過系統(tǒng)階數(shù)的兩個(gè)或多個(gè)小系統(tǒng),然后為各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)李亞普諾夫函數(shù)(又稱V函數(shù))和中間虛擬控制

3、量,從而能夠一直后推到整個(gè)系統(tǒng),將這些子系統(tǒng)集成起來完成控制律的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)鎮(zhèn)定和跟蹤控制?；诜床椒▽?duì)三自由度水面無人艇的模型進(jìn)行了穩(wěn)定性分析和余弦軌跡跟蹤。提出了動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制方法,基于三自由度水面無人艇的模型進(jìn)行了余弦軌跡跟蹤。仿真結(jié)果證明了簡(jiǎn)化的無人艇模型系統(tǒng)是全局一致漸近穩(wěn)定的。在鎮(zhèn)定模型的基礎(chǔ)上,基于反步法和動(dòng)態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別設(shè)計(jì)航向跟蹤控制器,都在MATLAB/Simulink環(huán)境中進(jìn)行余弦軌跡跟蹤仿真實(shí)驗(yàn),仿