基于非对称模型的欠驱动 USV 路径跟踪控制

• 作者: 万磊 庄佳园 廖煜雷 李岳明 董早鹏
• 来源期刊: 中国造船
• 学科: 交通运输
• 关键词: 水面无人艇 非对称模型 欠驱动控制 路径跟踪 反步法 视线法
• 年，卷（期）: 2016,（1）
• 所属期刊栏目: 学术论文
• 页码范围: 116-126
• 页数: 11页
• 分类号: U664.82
• 字数: 5134字
• 语种: 中文

摘要

针对水面无人艇(unmanned surface vessel, USV)的非对称和欠驱动特性，提出了一种非对称模型下的改进视线法导向路径跟踪控制方法。首先通过对系统进行全局微分同胚变换，解决了由非对称性带来的系统系数矩阵非对角线元素存在非零项的问题；其次基于目标路径参考点建立坐标系，在视线法中引入跟踪误差函数，使视线法导向角跟随曲线路径自适应调整；然后针对系统的欠驱动特性，以目标路径切线方向速度作为虚拟控制输入，基于反步法和拉塞尔不变原理以及李亚普诺夫稳定性理论，设计了无人艇全局渐近稳定的路径跟踪控制器；最后通过仿真试验验证了所提出方法和所设计控制器的有效性和可靠性。