基于主从分布式模型预测控制的欠驱动多无人船编队跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种基于分布式模型预测控制的优化编队跟踪控制方法，属于欠驱动多个水面无人船的运动控制领域。包括以下步骤：1)建立欠驱动无人船运动模型及跟踪误差模型；2)建立主无人船性能指标，提出模型预测跟踪控制算法，根据其性能指标计算出当前时刻最优输入；3)基于获取的邻居节点信息，分别建立每个从无人船的性能指标，提出分布式模型预测控制算法，根据其性能指标计算出当前时刻最优输入；4)更新预测信息，针对整个无人船编队通过不断迭代优化使得无人船之间保持一定的编队跟踪目标无人船。

【技术实现步骤摘要】
基于主从分布式模型预测控制的欠驱动多无人船编队跟踪方法
本专利技术属于欠驱动多个水面无人船的运动控制领域，特别是涉及一种基于分布式模型预测控制的优化编队跟踪控制方法。
技术介绍
无人船具有无人且可控等特点，近几年获得了越来越广泛的关注，逐渐成为现代海洋观测技术中的一个重要发展方向。在一些未知领域或者可能存在潜在危险领域的开发探测，利用无人船可以很大程度的减少人力与危险系数。无人船不仅具有上述优点，在价格方面更是拥有无可比拟的优势，同造价昂贵的AUV等比较，几万元至十万元级别的带有定位、导航与控制功能的小型船，其性价比优势不言而喻。在海洋表面活动的无人船运动灵活、可以利用无线电技术可靠通讯、利用GPS技术准确定位，这些特点让无人船变为为一种成本廉价、易于控制与通讯和应用范围广的海洋观测平台，逐步成为海上探测平台研制和应用的热点。通过无人船对海洋目标进行跟踪时，相比于单无人船，由多无人船组成的跟踪控制系统通过无人船之间的信息交互可以实现大范围的探测以提高跟踪效率。同时，多无人船编队的多样性可以使其在执行跟踪问题时提供多种解决方案，可按照不同的任务要求及工作环境的实时改变而呈现不同的编队效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于主从分布式模型预测控制的欠驱动无人船编队跟踪控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立欠驱动无人船运动模型：

【技术特征摘要】
1.一种基于主从分布式模型预测控制的欠驱动无人船编队跟踪控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：建立欠驱动无人船运动模型：x＝[x,y,ψ,u,v,r]T,u＝[X,N]T，其中，x,y分别表示无人船在运动过程中其浮心在地面坐标系的位置坐标；ψ表示船体坐标系相对于地面坐标系的偏航角；u,v分别表示无人船沿x,y轴方向上运动的线速度；r表示无人船的旋转角速度；输入项X,N分别表示无人船的推力及扭转力矩；m11,m22,m33及d11,d22,d33表示无人船固有的参数；将上述数学模型离散化，取采样时间为T，可得如下离散状态空间模型：相应的xd＝[xd,yd,ψd,ud,vd,rd]T为目标无人船的状态量，ud＝[Xd,Nd]T表示目标无人船的输入；则输入量与状态量的跟踪误差分别为：ue＝u-ud,xe＝x-xd＝[xe,ye,ψe,ue,ve,re]T；建立欠驱动无人船跟踪误差模型：将误差模型离散化，可得如下离散状态空间模型：步骤2：建立主无人船性能指标：对任意的n向量x∈Rn,||x||表示二范数，对任意的Hermite正定矩阵在k时刻，假设预测时域与控制时域均为N，则主无人船的代价函数为：其中x1d＝x1-xd,u1d＝u1-ud；Q∈R6×6,R∈R2×2为正定对称权重矩阵；x1d(·|k)表示k时刻在控制律u1d(m|k)m∈[k,k+N-1]作用下...

【专利技术属性】
技术研发人员：李慧平，崔迪，严卫生，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61