一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法技术

技术编号:45960344 阅读:14 留言:0更新日期:2025-07-29 17:58
本发明专利技术提出了一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,包括自适应视线制导算法,根据无人艇当前位置与路径偏差实时调整前视距离,获取理想航向信息,提高路径收敛速度与算法计算效率。在虚拟仿真平台中结合海洋环境信息,通过实验获取无人艇动力学模型参数。构建以路径跟踪误差和舵角变化为评价指标的目标函数,采用改进麻雀搜索算法对PID控制器参数进行优化。该算法通过引入动态加性更新策略,提高全局搜索能力与收敛稳定性,确保获得最优PID参数。该方法在复杂海洋环境中具有响应速度快、超调量小、路径跟踪精度高的优势,能够显著提升无人艇的实时控制性能与环境适应能力,适用于多种任务场景下的无人艇路径跟踪控制需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无人艇控制,具体涉及一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法


技术介绍

1、随着无人艇技术的不断发展,其在海洋探测、海洋资源勘探、海洋环境监测、海洋军事等领域的应用逐渐广泛。在这些应用场景中,无人艇需要长时间、高精度地沿着预定路径执行任务,然而,由于海洋环境的复杂性(如风速、海流、浪涌等因素),无人艇路径跟踪控制面临着许多挑战。如何确保无人艇在复杂环境下实现高精度、高稳定性的路径跟踪,成为了无人艇控制领域的重要研究方向。

2、现有的无人艇路径跟踪控制方法主要依赖于传统的控制算法,如pid控制、lqr控制等。这些方法在静态或简单环境下能够取得一定的效果,但在复杂的海洋环境中,由于受到外界扰动(如风、浪、流等)的影响,常常导致路径跟踪精度降低,甚至出现较大的航向误差和超调现象。特别是在面对动态和不确定环境时,传统控制方法的适应性和鲁棒性较差,无法有效解决无人艇在复杂环境中的路径跟踪问题。

3、现有技术中,中国专利cn111487966b公开了一种基于航路点的水面无人艇自适应路径跟踪控制方法,属于控制
主本文档来自技高网
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【技术保护点】

1.一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述无人艇的动力学模型为Nomoto一阶航向运动模型,其数学表达式为:

3.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述海洋环境信息包括风速风向数据、海流数据和浪涌数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述预设坐标系为基于期望路径所在区域内的预设原点为坐标原点,以全部期望路径落在第一...

【技术特征摘要】

1.一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述无人艇的动力学模型为nomoto一阶航向运动模型,其数学表达式为:

3.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述海洋环境信息包括风速风向数据、海流数据和浪涌数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述预设坐标系为基于期望路径所在区域内的预设原点为坐标原点,以全部期望路径落在第一象限的原则确定的坐标系xoy面。

5.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述无人艇位置信息为相对于预设坐标系的二维坐标信息;

6.根据权利要求1所述的一种基于轻量自适应视线制导的无人艇路径跟踪控制方法,其特征在于,所述根据所述预设坐标系中期望路径信息和无人艇...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴华锋张坤
申请(专利权)人:上海海事大学
类型:发明
国别省市:

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