一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法技术

本发明专利技术公开了一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，涉及无人船轨迹跟踪控制技术领域，该控制方法包括以下步骤：S100，建立动力学与运动学模型：根据欠驱动水上无人船的实际参数，建立其动力学方程和运动学模型，该模型考虑无人船在航行过程中的受力情况，包括惯性力、阻尼力、科里奥/向心力以及风、浪、流的外界干扰力，通过该模型，准确描述无人船的运动状态，本发明专利技术本通过设计自适应滑模控制策略和观测器来实时估计和补偿外界干扰及模型不确定度，显著提高了无人船轨迹跟踪的精度，同时，由于滑模控制本身对参数变化和外界干扰具有较强的鲁棒性，使得该方法能够在复杂的海洋环境中保持良好的控制性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无人船轨迹跟踪控制，具体为一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法。

技术介绍

1、随着海洋工程技术的进步和智能化水平的提高，无人船的应用范围不断扩大，从科学研究到商业运营，无人船在降低人力成本、提高作业效率和安全性方面展现出了显著的优势，特别是在深海探索、远洋监测等高风险任务中，无人船的应用更是成为不可或缺的一部分，然而，随着无人船技术的不断进步，如何在复杂多变的海洋环境中实现高精度的航迹跟踪成为了一个亟待解决的问题。

2、然而，现有的无人船航迹跟踪控制技术仍存在一定的局限性，一方面，无人船在复杂多变的海洋环境中，受到风、浪、流等环境因素的影响，其动力学模型存在较强的不确定性和非线性，这给精确控制带来了挑战，另一方面，传统的控制策略往往基于精确的数学模型，而在实际应用中，模型的参数可能会发生变化，导致控制性能下降，此外，现有的控制方法往往需要复杂的参数调整，这在实际操作中既耗时又不便于实现。

3、综上所述，无人船在复杂海洋环境下的航迹跟踪控制技术面临着来自外部环境干扰和模型不确定性的双重挑战，这些问题不仅影响着无人本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述S100的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述S100根据获取的欠驱动水上无人船的实际参数，建立动力学和运动学模型，其模型表达式为：，其中：，表示欠驱动水上无人船的实际位置，包括欠驱动水上无人船在大地坐标系{n}中的纵荡、横荡和艏摇三个自由度的信息，表示欠驱动水上无人船的速度，包含欠驱动无人船在船体坐标系{b}下的纵荡、横荡速度和艏摇角速度...

【技术特征摘要】

1.一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s100的具体步骤为：

3.根据权利要求2所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s100根据获取的欠驱动水上无人船的实际参数，建立动力学和运动学模型，其模型表达式为：，其中：，表示欠驱动水上无人船的实际位置，包括欠驱动水上无人船在大地坐标系{n}中的纵荡、横荡和艏摇三个自由度的信息，表示欠驱动水上无人船的速度，包含欠驱动无人船在船体坐标系{b}下的纵荡、横荡速度和艏摇角速度，代表惯性坐标系{n}到船体坐标系{b}的转换矩阵，代表包括附加质量在内的惯性参数矩阵，代表科里奥/向心力矩阵，代表阻尼参数矩阵，代表风、浪、流的外界干扰力，代表吊舱产生的力和力矩，包括前向的推力和转向力矩。

4.根据权利要求1所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s200的具体步骤为：

5.根据权利要求4所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s202设计观测器用于估计和补偿外界干扰及模型不确定度对无人船轨迹跟踪的影响，能够实时估计无人船在航行过程中受到的外界干扰和模型不确定度，具体表示为：

6.根据权利要求1所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s300的具体步骤为：

7.根据权利要求6所述一种欠驱动无人船自适应滑模轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述s301以当前位置在参考路径上的投影点为原点建立坐标系，航迹位置跟踪误差在坐标系上可以表示为：，其分别为当前参考线的方位角、单位切向量和单位法向量，分别为当前参考线的方位角、单位切向量和单位法向量，使无人船的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗智明，
申请(专利权)人：宁波飞鲨动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：