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一种无人艇航迹规划和抗干扰控制方法及系统技术方案

技术编号:41318964 阅读:27 留言:0更新日期:2024-05-13 14:59
本发明专利技术涉及一种无人艇航迹规划和抗干扰控制方法及系统,其中,方法包括:建立无人艇的数学模型,从数学模型中选取无人艇平坦输出,建立无人艇的微分平坦系统;对无人艇平坦输出进行参数化,得到无人艇的航迹规划问题,将航迹规划问题转化为参数求解问题;设计无人艇航迹规划问题的目标函数和约束条件,结合参数求解问题,生成无人艇的最优轨迹;基于无人艇的微分平坦系统,将无人艇的欠驱动系统转化为全驱动系统;根据全驱动系统设计非线性干扰观测器,估计无人艇系统所受的集总干扰;结合全驱动系统得到无人艇的反步控制律,并根据集总干扰和反步控制律设计新型控制律,以实现对无人艇的抗干扰控制。本发明专利技术能够对无人艇航迹进行有效规划与控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人艇航迹规划和抗干扰控制,尤其是指一种无人艇航迹规划和抗干扰控制方法及系统


技术介绍

1、自主航迹规划对于无人艇系统的应用具有重要的意义,例如海洋勘探、军事侦察等。早期对无人艇航迹规划的研究方法主要有a*算法、rrt*算法、dijkstra算法等等。但是这些算法只关心无人艇的位置信息,不考虑无人艇的位姿参数随时间的变化以及动力学约束,生成的航迹不够平滑,不适用于无人艇的快速航行。此外,传统的无人艇航迹自主规划,都是建立在状态空间的高维优化问题,考虑到无人艇的非线性特性,传统的航迹规划的计算量非常庞大,甚至会影响航迹规划的实时性。另一方面,由于无人艇的大部分约束(如避障等)都是作用在输出空间中,而且无人艇输出空间的维数是低于状态空间的维数的。

2、无人艇作为海洋探测过程中一个典型的复杂工程系统,运行在复杂多变的海洋环境中,无人艇系统极易受到强海浪和强海风等复杂海况引起的外界干扰的影响。传统的无人艇的抗干扰控制方法通常分为两大类:干扰抑制和干扰补偿。常见的干扰抑制的控制方法有基于h∞的控制算法、pid控制算法以及模型预测控制算法等本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤S1中建立无人艇平面运动的数学模型,从所述数学模型中选取无人艇平坦输出,建立无人艇的微分平坦系统,方法包括:

3.根据权利要求2所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤S2:利用贝塞尔多项式函数对所述无人艇平坦输出进行参数化,得到无人艇的航迹规划问题,将所述航迹规划问题转化为参数求解问题,方法包括:

4.根据权利要求1所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤S3:设计无人艇航迹规划问...

【技术特征摘要】

1.一种无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:包括:

2.根据权利要求1所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤s1中建立无人艇平面运动的数学模型,从所述数学模型中选取无人艇平坦输出,建立无人艇的微分平坦系统,方法包括:

3.根据权利要求2所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤s2:利用贝塞尔多项式函数对所述无人艇平坦输出进行参数化,得到无人艇的航迹规划问题,将所述航迹规划问题转化为参数求解问题,方法包括:

4.根据权利要求1所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤s3:设计无人艇航迹规划问题的目标函数和约束条件,结合所述参数求解问题,生成无人艇的最优轨迹,方法包括:

5.根据权利要求1所述的无人艇航迹规划和抗干扰控制方法,其特征在于:所述步骤s4:基于所述无人艇的微分平坦系统,将无人艇的欠驱动系统转化为全驱动系统,方法包括:

6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员:方星张程旭张承玺赵顺毅刘飞
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:

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