【技术实现步骤摘要】
：本专利技术以无人艇编队通过狭窄水道为背景，涉及编队队形变换领域，其主要内容是为了防止在跟随者纵荡速度出现抖动的情况下，设计一种新型期望纵荡速度和一种新型辅助函数，使跟随者的纵荡速度平稳约束在一定的范围内，然后与反步法相结合，设计无人艇控制器，使得无人艇编队变换队形后，安全通过狭窄水道。
技术介绍
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技术介绍
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1、随着科技的进步，无人艇的技术也得到了迅速发展，无人艇具有灵活性、自主性、便捷性以及成本比较低的优点，作为一个水面无人平台，水面无人艇在军事与民用中都具有广泛的运用，单个无人艇在行动中存较大的局限性。无人艇编队在行驶过程中或者在执行某项任务时，保持一定的队形可以极大地提高任务完成的工作效率，并具有高容错性与鲁棒性。但是，无人艇编队在遇到狭窄水道时，由于水道的限制，并不能以相同的队形通过，需要进行编队变换队形逐一通过。
技术实现思路
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技术实现思路
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1、本专利技术创新了一种新型期望纵荡速度和一种新型辅助函数，目的是使跟随者的期望纵荡速度约束在一定的范围内，期望纵荡速度的约束上限会随着领航者曲率的变化而发生改变，在变换队形后，跟随者逐一通过狭窄水道时，跟随者期望位置与领航者实际位置之间的夹角会随着领航者曲率的改变而发生变化，然后结合反步法设计无人艇的艏向和纵荡控制器，使编队稳定变换队形，逐一通过狭窄水道。
2、本专利技术的目的是这样实现的：
3、一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，包括以下步骤：
4、步骤(
5、研究无人艇编队的运动情况，在固定坐标系和船体坐标系下，对其艏向、纵荡和艏摇三个方向，建立无人艇编队运动学模型和动力学模型；
6、步骤(2)：设计跟随者的期望位置：
7、由于领航者的具体参数信息是已知的，根据领航者的位置、领航者的艏向角度和领航者与跟随者期望位置的夹角，设计跟随者的期望位置；
8、步骤(3)：设计跟随者的期望艏向角度：
9、根据跟随者的期望位置、跟随者的实际位置和跟随者的偏转角度，在sf坐标系下建立误差，进而得到跟随者的期望艏向角度；
10、步骤(4)：设计一种新型期望纵荡速度约束函数：
11、由于无人艇的实际纵荡速度具有一定的范围，设计一种新型期望纵荡速度约束函数，使跟随者期望纵荡速度约束在一定的范围内，新型约束函数上限会随着领航者曲率的变化而发生改变；
12、步骤(5)：设计一种新型跟随者期望纵荡速度辅助函数：
13、为了更好地约束期望纵荡速度，设计一种新型跟随者期望纵荡速度辅助函数，使编队更稳定保持队形；
14、步骤(6)：设计一种新型跟随者期望纵荡速度：
15、为了无人艇编队能稳定保持队形，设计一种新型跟随者期望纵荡速度，使得编队中的跟随者能够稳定地跟随领航者；
16、步骤(7)：根据反步法设计无人艇编队艏向控制器和纵荡控制器：
17、根据步骤(6)设计的新型跟随者期望纵荡速度和步骤(3)设计的跟随者期望艏向角度，运用反步法设计无人艇编队艏向控制器和纵荡控制器；
18、步骤(8)：仿真验证：
19、将步骤1～步骤7，通过一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法设计的控制器，在某型无人艇编队上进行仿真实验。
20、本专利技术包括以下有益效果：
21、1.本专利技术所叙述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，设计了一种新型的期望纵荡速度约束函数，使得跟随者的期望纵荡速度约束上限会随着领航者运行曲率的变化而发生改变；
22、2.本专利技术所叙述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，设计了一种新型的纵荡速度辅助函数，从而辅助约束函数更好的约束期望纵荡速度，使得编队运行更加平稳；
23、3.本专利技术所叙述的一种无人艇编队通过狭窄水道的约束导引方法，设计了一种新型的期望纵荡速度，使得跟随者可以稳定保持编队队形。
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1.一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：它包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(2)中在通过狭窄水道时，跟随者期望位置与领航者实际位置之间的夹角：
3.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(3)中所述设计跟随者的期望艏向角度：
4.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(4)中所述的构造一种新型期望纵荡速度约束函数：
5.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(5)中所述的构造一种新型期望纵荡速度辅助函数：
6.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(6)中所述的设计一种新型跟随者期望纵荡速度uFdi：
7.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(7)中所述的设计无人艇编队纵荡速度控制器τFui：
【技术特征摘要】
1.一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：它包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(2)中在通过狭窄水道时，跟随者期望位置与领航者实际位置之间的夹角：
3.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(3)中所述设计跟随者的期望艏向角度：
4.根据权利要求1所述的一种无人艇编队通过狭窄水道约束导引方法，其特征在于：步骤(4)中所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：佟海艳，尚占，胡莹莹，付雪莲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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