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变输出无模型自适应无人艇艏向控制方法分析

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[目的]针对无人艇(USV)艏向控制存在模型摄动、外部干扰等不确定性问题,提出一种适用于USV的改进无模型自适应控制(MFAC)方法.[方法]基于USV艏向控制子系统存在非自衡特性,直接使用紧格式MFAC方法讨论USV的艏向控制子系统在不确定影响下的控制问题.在标准控制准则中引入历史输入项,提出一种变输出紧格式MFAC方法,削弱USV艏向控制子系统中存在的积分作用.最后,开展艏向控制仿真实验以及"海豚IB"小型USV的外场试验验证所提方法的有效性.[结果]结果显示,相比标准紧格式MFAC方法和PID方法,变输出紧格式MFAC方法的USV艏向控制更加稳定.[结论]所做研究可为USV提供一种对环境扰动、模型摄动等影响不敏感、具有较好自适应性及鲁棒性的艏向控制算法.
Variable output model-free adaptive heading control method for unmanned surface vehicle
[Objective]Aiming at the uncertainty of model perturbation and external interference in un-manned surface vehicles(USVs),an improved model-free adaptive control(MFAC)method suitable for the heading control of USVs is proposed.[Methods]Based on the existence of non-self-balancing characterist-ics in the heading control subsystems of USVs,this study directly discusses the control problem of the head-ing control subsystems of USVs under uncertain influences using the compact form dynamic linearization-based MFAC(CFDL-MFAC).The historical input items are introduced into the standard control criteria,and a variable output CFDL-MFAC(VCFDL-MFAC)is proposed to weaken the integral effect existing in the head-ing control subsystems of USVs.Finally,the simulation of USV heading control using the proposed method is carried out and a field-test with regard to validity for operation on board a Dophin IB small USV is con-ducted.[Results]The results show that compared to the standard CFDL-MFAC method and PID method,the heading control of the VCFDL-MFAC method is more stable.[Conclusions]This study can provide a USV heading control algorithm with good adaptability and robustness that is insensitive to environmental dis-turbances and model perturbations.

unmanned surface vehiclemodel-free adaptive controlheading controlnon-self-balancing characteristicvariable output

廖煜雷、陈聪聪、杜廷朋、王博、李晔

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哈尔滨工程大学 水下机器人技术重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001

哈尔滨工程大学 三亚南海创新发展基地,海南 三亚 572024

无人艇 无模型自适应控制 艏向控制 非自衡特性 变输出

国家自然科学基金资助项目海南省自然科学基金资助项目黑龙江省优秀青年科学基金资助项目

52071097522MS162YQ2020E026

2024

中国舰船研究
中国舰船研究设计中心

中国舰船研究

CSTPCD北大核心
影响因子:0.496
ISSN:1673-3185
年,卷(期):2024.19(1)
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