未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制

目的]针对水面无人艇（USV）编队轨迹跟踪中存在的未知扰动和队形变化问题，提出一种基于有限时间扰动观测器的最优反步控制（FDO-OBC）方法。方法]首先，基于虚拟结构法，建立无人艇编队控制框架，并设计运动学和动力学编队控制器；其次，设计有限时间扰动观测器，实时估计补偿未知环境扰动；然后，针对编队队形变化的轨迹跟踪问题，提出基于最优反步控制的动态轨迹优化策略，利用扰动观测器信息来计算最优控制输入，实现无人艇编队轨迹跟踪的动态优化；最后，采用李雅普诺夫稳定性理论证明该编队控制方法的稳定性。结果]仿真对比结果表明，FDO-OBC策略可有效提高无人艇编队系统的精确性和鲁棒性。结论]对于面向扰动环境下的无人艇编队控制系统设计，FDO-OBC方法提供了一种新的技术手段。