無(wú)人艇航向運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、水面無(wú)人艇作為一種智能化海上運(yùn)動(dòng)平臺(tái)被廣泛的應(yīng)用在水道測(cè)量，海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)和現(xiàn)代化軍事戰(zhàn)爭(zhēng)中。水面無(wú)人艇具有廣泛的應(yīng)用前景，已成為國(guó)內(nèi)外智能化海洋裝備的研究熱點(diǎn)。在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中，水面無(wú)人艇的自主航行尤其是航向跟蹤和航向保持性能是其運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)問(wèn)題。因此，設(shè)計(jì)一種能夠適應(yīng)復(fù)雜海洋環(huán)境下的無(wú)人艇航向運(yùn)動(dòng)控制器，是無(wú)人艇運(yùn)動(dòng)控制研究的重要內(nèi)容之一。本文以大連海事大學(xué)“藍(lán)信”號(hào)無(wú)人水面艇為研究對(duì)象，針對(duì)其航向運(yùn)動(dòng)控制的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究

2、，主要內(nèi)容分為以下幾部分:
　　首先，本文采用整體型建模思想，建立了響應(yīng)型無(wú)人艇三自由度平面運(yùn)動(dòng)的線性化數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合模糊控制算法與常規(guī)PID控制算法，設(shè)計(jì)了一種模糊自適應(yīng)PID航向控制器，并給出了控制參數(shù)和模糊整定規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)了控制器參數(shù)的在線自整定。在風(fēng)浪流干擾的情況下，分別進(jìn)行了常規(guī)PID航向控制與模糊自適應(yīng)PID航向控制的仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID控制算法相較常規(guī)PID控制算法具有更為良好的自適應(yīng)性能。<

3、br>　　其次，從艇載多傳感器網(wǎng)絡(luò)中獲取了無(wú)人水面艇的運(yùn)動(dòng)信息數(shù)據(jù)，利用基于卡爾曼濾波算法的數(shù)據(jù)融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了在水面無(wú)人艇航行過(guò)程中準(zhǔn)確而實(shí)時(shí)地獲取姿態(tài)信息。根據(jù)無(wú)人艇要實(shí)現(xiàn)的航向控制功能需求，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于嵌入式航向運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)。
　　最后，將設(shè)計(jì)的嵌入式航向運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用到“藍(lán)信”號(hào)水面無(wú)人艇的航向運(yùn)動(dòng)控制中。在大連星海灣跨海大橋外圍一帶海域，分別進(jìn)行了PID和模糊PID航向控制性能對(duì)比的實(shí)船實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明