欠驱动无人艇路径跟踪控制算法

针对欠驱动无人艇水平面内的路径跟踪问题,首先建立了无人艇的运动学和动力学模型;然后,基于视线导引策略和输出反馈控制思想设计了路径跟踪控制算法;最后,通过对无人艇位置误差镇定、航向角和纵向速度的跟踪控制,实现了三自由度欠驱动无人艇直线和曲线路径跟踪。理论分析和仿真实验证明:所提出的路径跟踪控制算法具有较小的稳态误差和良好的动态性能。     

欠驱动USV自主航行控制算法研究

为保证复杂海洋环境下欠驱动无人艇的安全航行控制,设计了一种具有航迹实时规划和动态跟踪能力的无人艇自主航行控制算法。首先,基于激光雷达的高精度环境探测能力,借鉴向量场直方图算法设计的基本原理提出了一种新的航迹实时规划算法;然后,基于无人艇三自由度运动学和动力学模型,利用视线法导引和输出反馈控制方法设计了航迹跟踪控制算法,并给出了系统的稳定性分析。理论分析和仿真实验结果证明:所设计的自主航行控制算法能够成功实现未知海洋环境下的安全航迹实时规划和航迹动态稳定跟踪功能。     

基于反步法的无人翼伞航迹跟踪控制

为实现无人翼伞飞行器的直线航迹跟踪控制,提出了一种基于模拟对象的可变增益反步跟踪控制方法。基于模拟对象方法得到翼伞飞行器的航迹跟踪误差模型,并针对该模型设计了可变增益反步跟踪控制律,在保证稳定性的同时提高了系统的跟踪精度。将控制器应用于无人翼伞飞行器平面航迹跟踪控制中,仿真实验表明,所设计的控制器可以实现航迹的精确跟踪,且具有很好的鲁棒性。     

基于双目视觉定位技术的无人船航迹跟踪控制室内模型实验

水面无人系统的航向控制与航迹跟踪技术在研究开发阶段一般在室内环境进行调试与运行,该过程需要定位系统进行辅助.实船常用的定位技术难以在室内发挥作用,现有的几种室内定位技术存在成本高、信号传播不稳定等问题.设计了一种基于双目视觉定位技术的船模航迹跟踪控制系统.结合实验场地和实验对象,通过在船模上布置特征物、图像预处理、图像...     

水面无人艇导航与控制系统设计与实现

无人艇用于海面环境监测、海难搜寻救助、通航秩序辅助管理、海洋权益保护等方面具有广阔的应用前景,尤其是对于沿海沿江复杂水域具有明显的战略发展意义。以现有无人或小型作业艇船体及动力设备为基础,研究无人艇遥操作系统,包括岸基或母船控制台、艇载设备驱动系统及网络数据交换等方面内容,通过上位机海图实现艇运动路径规划,同时利用岸基或母船雷达及AIS获取的艇周目标信息提供在线避碰决策支持,根据无人艇采集的地理位置、航向姿态、航速及舵角等远程反馈数据产生对艇遥控指令,驱动无人艇上的车舵系统,实现自由加减速、前进、转向与停车等操作。系统通过推理及仿真试验,表明控制基站与艇数据交换可靠,艇车舵系统能有效响应遥指令,数据链路还能支持艇体搭载远程任务模块。     

基于路径参数一致性的多AUV协同路径跟踪控制

研究了基于路径参数一致性的多自主水下航行器(AUV)协同路径跟踪控制问题。采用Lyapunov理论设计单体AUV的路径跟踪控制器,通过前向速度和航向角控制,实现AUV路径跟踪误差的全局渐近。以描述曲线的路径参数变化率为附加控制变量,采用信息一致性理论,设计路径参数协同控制器,保证各AUV在沿期望路径运动的同时,路径参数达到同步,参数变化率趋于期望值,从而实现多AUV在空间和时间的协同。以路径参数作为AUV之间的交互信息,通讯需求量小,满足实际工程需求。数学仿真结果验证了控制算法的有效性。     

无人艇集结控制模型研究

为研究不同位置的无人艇在有限时间内集结的问题,首先将无人艇在有限时间内的集结控制问题转换成无人艇在替代变量反馈控制器下的全局有限时间同步问题,并构造了无人艇集结控制模型;然后,应用有限时间同步理论证明了无人艇集结(同步)的判据并推导了集结(同步)时间的估计表达式;最后,通过数值仿真对所得结果进行了验证,证明了该模型的有效性。     

无人直升机航路跟踪控制系统设计与仿真

针对无人直升机耦合强和抗扰能力差的特点,提出了一种基于增量非线性动态逆和比例积分(PI)控制器的混合航路跟踪控制系统。首先,建立无人直升机的飞行动力学模型;其次,对增量非线性动态逆控制原理进行说明;随后,推导增量非线动态逆控制律计算式,并构建角速率、姿态以及高度控制回路;然后,采用PI控制器搭建航迹控制和速度控制回路;最后,通过4种工况下的飞行仿真验证了控制系统的鲁棒性和正确性。     

单向拓扑下基于DMPC与改进APF的水面无人艇编队运动控制算法

多水面无人艇编队运动控制是多水面无人艇智能化的核心技术,也是当前研究的热点。重点讨论了编队部分成员无法获得编队平衡先验信息条件下的水面无人艇编队运动控制问题。首先,针对编队先验信息不平衡条件下无人艇编队保持困难的问题,将领航–跟随结构与分布式模型预测控制算法结合,通过设定通信优先级和单向拓扑结构,在分布式模型预测控制算法中引入假设状态空间和平衡状态空间,以实现部分跟随者无法获取编队平衡先验信息情况下的无人艇编队保持;其次,针对编队航行过程中障碍物规避安全性不足的问题,将改进的人工势场法与模型预测控制相结合,设计了无人艇自主避障控制器,提升了编队航行过程的安全性;最后,通过仿真平台对所提方案的可行性进行了验证。所提方法可以为进一步研究复杂环境下多水面无人艇编队运动控制提供参考。     

轮式移动焊接机器人自适应反演滑模控制

针对带有未知参数和有界干扰的非完整轮式移动焊接机器人的轨迹跟踪控制问题,从移动焊接机器人的运动学和动力学模型出发,结合自适应反演方法,提出了一种新型滑模变结构控制策略。采用滑模控制算法来抑制有界干扰,反演方法来提高系统的全局渐进稳定性,根据Lyapunov稳定性理论,将移动焊接机器人系统分成多个稳定的子系统,设计自适应控制律实现对总不确定上界的估计从而减弱系统的抖振,使参数摄动及外部扰动存在的情况下系统跟踪误差依旧收敛,满足了轨迹跟踪控制的要求。将提出的控制策略与常规的滑模控制算法进行对比分析,仿真结果表明了该控制策略的有效性。     

基于雷达数字孪生的水上多目标跟踪方法研究

雷达的采样数据经过多目标跟踪处理后可为无人艇提供障碍状态,以保障无人艇的安全.对雷达数字孪生的水上多目标跟踪方法进行了研究.首先,以雷达采样的真实数据为研究对象,建立雷达观测数据多目标跟踪算法全流程处理策略,提出了雷达和惯性导航/全球定位组合导航的采样数据的时钟二次同步对准算法;然后,建立了雷达数据的起始航迹、暂时航迹...     

无人艇航行安全控制系统设计与实现

针对自主式无人水面艇的航行安全问题,分析了无人艇海上自主航行中存在的主要安全隐患以及提高航行安全的技术手段;设计了无人艇航行安全控制系统的总体技术方案,首次提出基于"射线法"的无人艇航行安全控制算法,并实现了艇上完全自主和"人在回路"的基站被动安全控制两种安全保障措施,详细阐述了安全控制系统安控策略的执行流程,并利用MTLAB软件进行了仿真实验验证;在某型自主研制的无人水面艇上首次实现了航行安全控制系统的设计和安全控制试验。仿真和试验结果表明了该航行安全控制系统的有效性和可靠性。     

一种多UAV虚拟队形制导协同运动控制方法

针对多UAV协同运动控制问题,研究了一种非线性制导跟踪控制律,利用期望航迹和UAV的位置关系推导出侧向加速度表达式,在侧向加速度作用下实现对期望航迹的准确跟踪。提出了一种虚拟队形制导协同运动控制方法,首先设计了虚拟队形的期望航迹,采用非线性制导律实现多UAV对虚拟队形的航迹跟踪,在此基础上,通过协同成员间的通信建立位置误差控制方程,实现速度的补偿控制,将UAV调整到期望的队形位置上。仿真结果表明,该方法能有效实现多UAV的协同运动。     

基于变结构导引律的UCAV自主轨迹控制

研究无人作战飞机的自主轨迹控制问题.在一定假设条件的基础上,推导出无人作战飞机的三自由度运动模型;将变结构控制理论运用于无人作战飞机的导引,推导出变结构导引律;在自主轨迹控制算法中,由变结构导引律根据期望轨迹点计算出状态的期望值,并将该期望值与由运动模型得到的状态实际值之间的误差来驱动控制,自主轨迹控制控制的过程就是这个误差收敛到零的过程;仿真结果表明该自主轨迹控制算法能够快速地使无人作战飞机达到预定的轨迹点,且控制过程中控制量的变化平稳,具有良好的效果.     

基于过载的制导炮弹非线性控制系统设计

针对制导炮弹模型中的非线性和耦合性,提出一种基于过载的制导炮弹非线性控制系统设计方法,建立了炮弹的过载时变模型,在俯仰和偏航通道控制器设计过程中加入了一阶低通滤波器,消除了“计算膨胀”的难题,并通过非线性阻尼项消除外界扰动,最后由Lyapunov理论证明了系统是半全局域渐近稳定的,能准确跟踪指定过载。     

量化和噪声约束条件下多Lagrange航行体编队的分布式跟踪控制

对量化和噪声约束条件下多Lagrange航行体编队的跟踪控制进行了研究,提出了一种右边不连续的非线性控制算法。同时,利用微分包含理论、图论以及矩阵理论,对控制器的稳定性进行了验证。研究结果表明:多Lagrange航行体编队可以在量化和噪声影响的有向通信图下,达到有误差界的跟踪。最后,运用三自由度的无人水下航行器进行数值仿真,证明了该控制算法的有效性。     

常值海流作用下多自主水下航行器编队控制

研究了常值海流作用下自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的编队控制问题.控制器设计分为两部分:一部分综合应用Lyapunov方法和Backstepping技术设计了单体AUV路径跟踪动力学控制律,保证了路径跟踪误差在常值海流作用下的全局渐进稳定;另一部分为路径参数一致性协同跟踪控制器,保证在仅有一个或一部分AUV获取虚拟领航AUV路径参数更新速度情形下能对其进行协同跟踪.从理论上证明了整个闭环系统的稳定性.仿真结果表明了所提出方法的有效性.     

基于迭代学习控制的四旋翼飞行器轨迹跟踪

为实现四旋翼飞行器对给定轨迹的精确跟踪,提出了一种四旋翼飞行器的迭代学习轨迹控制算法。首先,建立了四旋翼飞行器的动力学模型,并基于小扰动方法对模型进行了线性化处理;其次,提出基于飞行器模型反演推导的轨迹跟踪外环控制以及基于迭代学习控制算法的高度与姿态内环控制,通过在迭代对控制输入的迭代优化,使得四旋翼飞行器不断逼近期望的轨迹,从而达到高精度的控制目标。最后,通过理论分析以及计算机仿真实验,验证了所提算法的有效性。     

一种无人地面车的轨迹跟踪控制方法

针对无人地面车辆经典轨迹跟踪控制方法的不足,提出了一种基于无人地面车辆运动学模型的轨迹跟踪控制算法。在算法中引入了位姿的纵坐标误差,以加快跟踪的逼近速度,并利用人工驾驶的思想,采用了一种位一姿交替控制的方法,使路径跟踪既准确又快速。仿真结果表明：该方法是有效的,且可使无人地面车具有更好的跟踪性能。     

机动驱动α—β和α—β—γ跟踪滤波器

本文介绍了用于高速运动航迹的一组新的α—β和α—β—γ跟踪滤波器的最佳增益。增益的选择是由机动航迹的真实加速度或“冲击运动”和雷达量测误差要求驱动的。机动驱动(MDF)α—β和α—β—γ跟踪滤波器的实现是直截了当而毫不含糊的。