基于自适应反步滑模的水面无人艇集群控制

目的]针对多艘欠驱动水面无人艇组成的集群系统控制问题,研究虚拟结构法的控制策略。方法]首先,将集群控制问题转化成无人艇与虚拟结构之间位姿跟踪误差的镇定问题,通过改变虚拟结构的几何形状,实现集群的队形变换。然后,将集群控制器的设计分为运动学和动力学2个部分,充分考虑不确定干扰,设计欠驱动水面无人艇集群的自适应反步滑模控制器,基于李雅普诺夫理论证明闭环系统的稳定性。最后,采取直、曲线航迹航行,开展集群队形变换等仿真试验。结果]仿真结果表明,无人艇集群的协同运作效果显著,队形变换流畅,且能够自适应应对各种不确定干扰。结论]集群系统展现出较强的鲁棒性与灵活性,可为后续实艇试验奠定理论基础。