未知扰动下的无人艇编队优化轨迹跟踪控制 |
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作者姓名: | 王宁 刘永金 高颖 |
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作者单位: | 1. 大连海事大学轮机工程学院;2. 大连海事大学船舶电气工程学院 |
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基金项目: | 国家自然科学基金资助项目(U23A20680,52271306);;国防基础科研计划资助项目(JCKY2022410C013);;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132023501); |
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摘 要: | [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。
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关 键 词: | 水面无人艇 编队控制 有限时间扰动观测器 最优反步 |
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