| 水面无人艇集群系统研究 |
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| 引用本文： | 李贺, 王宁, 薛皓原. 水面无人艇领航—跟随固定时间编队控制[J]. 中国舰船研究, 2020, 15(2): 111–118. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01755 |
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| 作者姓名： | 李贺 王宁 薛皓原 |
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| 作者单位： | 1.大连海事大学 船舶电气工程学院，辽宁 大连 116026 |
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| 基金项目： | 辽宁省“兴辽英才计划”资助项目（XLYC1807013）；辽宁省高等学校创新人才支持计划（LR2017024）；大连市杰出青年科技人才支持计划（2016RJ10）；水下机器人技术国防科技重点实验室稳定支持课题资助项目（SXJQR2018WDKT03） |
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| 摘 要： | 目的 为解决复杂扰动下的领航—跟随水面无人艇（USV）编队控制问题，提出一种固定时间控制（FTC）方法。 方法 针对跟踪控制子系统，设计一种基于积分滑模的固定时间跟踪控制（IMS-FTC）策略；针对编队控制子系统，设计一种基于有限时间扰动观测器的固定时间编队控制（FDO-FFC）策略；基于 Lyapunov稳定性理论证明所设计的编队控制方法的整体稳定性。 结果 采用经典CyberShip II试验模型进行仿真研究，结果显示所设计的控制方案能够有效提高领航—跟随USV编队系统的精确性和鲁棒性。 结论 研究成果可为无人艇编队控制系统设计提供先进的技术手段。
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| 关 键 词： | 水面无人艇 舰艇编队 固定时间编队控制 积分滑模控制 有限时间扰动观测器 领航—跟随 |
| 收稿时间： | 2019-09-03 |
| 修稿时间： | 2020-01-19 |
Research on unmanned surface vehicle cluster system |
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| LI H, WANG N, XUE H Y. Leader-follower fixed-time formation control of unmanned surface vehicles[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2020, 15(2): 111–118. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.01755 |
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| Authors: | LI He WANG Ning XUE Haoyuan |
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| Affiliation: | 1.Marine Electrical Engineering College, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China |
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| Abstract: | Objectives To solve the formation control problem of leader-follower unmanned surface vehicles (USV) under complex environmental disturbances, a fixed-time control (FTC) approach is proposed in this paper. Methods Fixed-time tracking control based on the integral sliding mode (ISM-FTC) approach is designed for the tracking control subsystem, and a finite-time disturbance observer-based fixed-time formation control (FDO-FFC) approach is developed for the formation control subsystem. The overall feasibility of the designed methods is verified via the Lyapunov function. Results The simulation results of a prototype CyberShip II model indicate that the designed scheme can improve the accuracy and robustness of the leader-follower USV formation system. Conclusions The results of this study can provide advanced technical means for USV formation control systems. |
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| Keywords: | unmanned surface vehicle (USV) ship formation fixed-time formation control integral sliding mode control finite-time disturbance observer (FDO) leader-follower |
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