欠驱动水面无人艇的航迹跟踪控制研究
【摘要】:水面高速无人艇是典型的欠驱动系统,同时又存在高度非线性、控制输入的约束以及外界干扰等限制条件。对欠驱动水面无人艇的航迹跟踪控制研究,是当前无人水面艇运动控制领域的主流研究方向,同时,这项研究能够为无人艇的的精确攻击以及快速作战提供有利信息,具有重要的实际应用价值。
本文从运动学和动力学特性方面分别介绍了三自由度水面无人艇的动态特性,针对系统中存在的不确定性和外界干扰,通过弱化复杂的条件,建立了欠驱动水面无人艇的运动学和动力学方程模型。简要介绍基于Lyapunov的稳定性理论和相关的稳定性定理,用Lyapunov直接法分析系统稳定性,关键是构造一个合适的Lyapunov函数,而Lyapunov直接法本身并没有提供构造Lyapunov函数的一般方法,利用Lyapunov方法分析稳定性,或用来镇定和综合都欠缺构造性,因此文中提出了反步法,将一个复杂的非线性系统分解成不超过系统阶数的两个或多个小系统,然后为各个子系统设计李亚普诺夫函数(又称V函数)和中间虚拟控制量,从而能够一直后推到整个系统,将这些子系统集成起来完成控制律的设计实现镇定和跟踪控制。基于反步法对三自由度水面无人艇的模型进行了稳定性分析和余弦轨迹跟踪。提出了动态模糊神经网络的自适应控制方法,基于三自由度水面无人艇的模型进行了余弦轨迹跟踪。仿真结果证明了简化的无人艇模型系统是全局一致渐近稳定的。在镇定模型的基础上,基于反步法和动态模糊神经网络分别设计航向跟踪控制器,都在MATLAB/Simulink环境中进行余弦轨迹跟踪仿真实验,仿真结果表明这两种控制器都能实现跟踪目标。
|
|
|
|
1 |
栾楠,明爱国,赵锡芳,陈建平;含有非驱动关节机器人的学习控制[J];机器人;2002年02期 |
2 |
傅雪冬,裴海龙,吴国钊;Pendubot的基于能量的非线性控制[J];机器人;2000年06期 |
3 |
孙汉旭,肖爱平,贾庆轩,王亮清;二驱动球形机器人的全方位运动特性分析[J];北京航空航天大学学报;2005年07期 |
4 |
张淑君;方勃;刘峰;童新华;;欠驱动非线性系统的控制方法研究[J];机电产品开发与创新;2006年06期 |
5 |
姜伟;何广平;;基于变结构控制的惯性轮摆控制器设计[J];北方工业大学学报;2010年01期 |
6 |
栾楠,明爱国,赵锡芳,陈建平;欠驱动机器人的最优轨道生成与实现[J];上海交通大学学报;2002年10期 |
7 |
俞建蔚;肖健梅;王锡淮;;基于滑模控制的集装箱起重机防摇控制[J];控制工程;2009年S2期 |
8 |
姜紫庆;谭跃刚;;一种新型非完整开链式欠驱动机械手臂设计[J];机械设计与研究;2006年02期 |
9 |
戈新生;吴永东;;欠驱动空间机械臂输入参数化的运动规划方法[J];机械科学与技术;2011年02期 |
10 |
赵荣岗,吕恬生;一类欠驱动移动机器人动力学分析[J];上海交通大学学报;2004年09期 |
11 |
张冰,厉虹;欠驱动机械臂A crobot的模糊控制[J];北京机械工业学院学报;2005年03期 |
12 |
胡兵;戈新生;;欠驱动航天器姿态稳定的非线性控制[J];北京机械工业学院学报;2009年01期 |
13 |
周鑫;郭源博;张晓华;陈宏钧;;基于自适应跟踪控制的三相电压型PWM整流器[J];中国电机工程学报;2010年27期 |
14 |
黄兴宏;徐世杰;;欠驱动航天器的分段解耦姿态控制[J];宇航学报;2007年03期 |
15 |
刘庆波;余跃庆;;平面2R欠驱动机器人的轨迹规划与控制[J];中国机械工程;2007年24期 |
16 |
林壮;朱齐丹;原新;;欠驱动水平机械臂的遗传优化分层滑模控制[J];哈尔滨工程大学学报;2007年12期 |
17 |
王鹏程;方勇纯;相吉磊;赵振杰;;回转旋臂式船用起重机的动力学分析与建模[J];机械工程学报;2011年20期 |
18 |
张绍德,王志营,陈正;基于自适应模糊神经网络的二阶惯性纯滞后系统研究[J];电气传动自动化;1997年02期 |
19 |
鲍其莲,张炎华;模糊神经网络的局部调整快速学习算法[J];上海交通大学学报;1998年08期 |
20 |
高峡,孙作安;旋转机械故障诊断的模糊神经网络方法[J];沈阳电力高等专科学校学报;2000年04期 |
|