一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法技术

本发明专利技术公开一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法，属于无人艇智能控制技术领域。本发明专利技术包括：根据无人艇作业任务预先设定若干航迹点，依次连接各航迹点，生成由直线路径单元组成的复合路径，提取每个直线路径单元上的实时参考路径点：计算无人艇参考艏向角，并建立跟踪下一个直线路径单元的切换策略：设计基于模型在线学习的模糊自适应控制器，采用乘积推理机实现规则的前提推理，使用单值模糊器进行模糊化，利用乘积推理机实现规则前提与规则结论的推理，采用平均解模糊器，得到模糊系统的输出；将控制力、控制力矩映射为推进器电压与指令舵角，驱动无人艇达到期望航速、航向，进而完成航迹跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法
本专利技术属于无人艇智能控制
，具体涉及一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法。
技术介绍
无人艇是海洋领域的智能化作业平台之一，其在海洋资源勘探与开发、海底测绘、远程突前侦察、水面防空等领域已成为重要的水面装备。无人艇在执行以上任务时往往需要进行航迹跟踪操作。航迹跟踪要求无人艇到达并能够跟随预定路径，为了满足时间要求严格的任务需求时可以增加航速的控制。在无人艇的航迹跟踪控制策略中，基于预设航迹点的复合直线路径跟踪由于航迹点可以提前设定，更能符合无人艇的航迹跟踪工程应用需求。现有的航迹跟踪控制方法大多基于Line-of-Sight(LOS)进行制导律设计，但由于LOS圆半径为定值，当偏航距离较大时容易导致收敛时间过长。另外，由于无人艇的精确水动力系数往往难以获得，基于数学模型的反步控制法具有较大局限性，而PID控制方法在无人艇艏向角与期望航向误差较大时会导致较大迴转问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上问题，提供一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法。该控制方法充分考虑航迹跟踪中偏航距离与制导律性能的关系，通过定义一个与偏航距离相关的LOS圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一 根据无人艇作业任务预先设定若干航迹点，依次连接各航迹点，生成由直线路径单元组成的复合路径，提取每个直线路径单元上的实时参考路径点：

【技术特征摘要】
1.一种无人艇航迹跟踪智能学习控制方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一根据无人艇作业任务预先设定若干航迹点，依次连接各航迹点，生成由直线路径单元组成的复合路径，提取每个直线路径单元上的实时参考路径点：式中，(xr,yr)为实时参考路径点，(xj,yj),j＝1,2,…j…n为预定的第j个航迹点坐标，(x,y)为无人艇实时位置，αj-1为连接航迹点(xj-1,yj-1)与(xj,yj)的路径方位角，R为Line-of-Sight圆半径，其计算方式如下：Rmin-δ＜d≤Rmin+δ其中，d为偏航距离，即无人艇与期望路径的横向跟踪误差，Rmin为最小内切圆半径，δ为边界层厚度，λ为可调参数，当偏航距离d≤Rmin-δ时，R＝Rmin，无人艇能以最小前视距离收敛至期望路径，当d＞Rmin+δ时R＝d，无人艇以最短距离方向趋向参考路径，而当Rmin-δ＜d≤Rmin+δ时Rmin+δ+δtanh[λ(d-Rmin-δ)]，R能够在[Rmin,Rmin+δ]之间光滑过渡；步骤二根据步骤一提取的参考路径点坐标与无人艇实时位置，计算无人艇参考艏向角，并建立跟踪下一个直线路径单元的切换策略：ψr＝arctan[(yr-y)/(xr-x)]-β其中，ψr为参考艏向角，β＝arctan(v/u)为侧漂角，u为无人艇纵向速度，v为无人艇横向速度，设定切换圆半径Rs，则当时，参考路径切换为下一个直线路径单元；步骤三设计基于模型在线学习的模糊自适应控制器：采用乘积推理机实现规则的前提推理；使用单值模糊器进行模糊化；利用乘积推理机实现规则前提与规则结论的推理；采...

【专利技术属性】
技术研发人员：万磊，曾江峰，李岳明，牛广智，徐钰斐，郑晓波，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23