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无人船自适应路径跟踪控制系统
被引量：
19
1
作者
柳晨光
初秀民
+1 位作者
毛庆洲
谢朔
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期216-227,共12页
环境干扰下如何实现精确、可靠路径跟踪控制是目前无人水面船(无人船)自主航行的关键和难点问题。从无人船路径跟踪控制的算法设计、系统实现和试验验证等三个层面开展研究:在算法设计层面,提出了考虑水流干扰条件下的自适应视距(Line-o...
环境干扰下如何实现精确、可靠路径跟踪控制是目前无人水面船(无人船)自主航行的关键和难点问题。从无人船路径跟踪控制的算法设计、系统实现和试验验证等三个层面开展研究:在算法设计层面,提出了考虑水流干扰条件下的自适应视距(Line-of-sight,LOS)制导算法以及基于LEM(Line-of-sight&extended state observer&model predictive control,视距-扩张状态观测器-模型预测控制)的自适应路径跟踪控制方法;在系统实现层面,设计了无人船路径跟踪控制系统架构,并解决了MPC快速求解、系统状态采集与不可测状态观测问题;在试验验证层面,构建了在室外水池环境下的模型船路径跟踪控制试验平台,并在此平台上完成了MPC与比例-积分-微分(Proportional-integral-derivative,PID)路径跟踪控制对比试验,以及基于LEM与基于传统LOS的MPC路径跟踪控制(Traditional LOS&MPC,TLM)对比试验。试验结果表明,构建的无人船路径跟踪控制系统运行稳定可靠,提出的LEM自适应路径跟踪控制方法具有更高的路径跟踪控制精度和可靠性。
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关键词
无人水面船
路径跟踪
自适应控制
模型预测控制
视距
制导
原文传递
面向海底管道巡检的AUV三维自适应路径跟踪
2
作者
王浩亮
任恩帅
+3 位作者
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2024年第4期166-174,共9页
针对面向海底管道巡检任务的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪控制问题进行研究。首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,为设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,建立流体坐标系,并在Serret-Frenet坐标系下建立AU...
针对面向海底管道巡检任务的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪控制问题进行研究。首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,为设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,建立流体坐标系,并在Serret-Frenet坐标系下建立AUV的路径跟踪误差模型;其次,将可变前视距离引入传统视线(LOS)制导策略,提出一种自适应LOS制导策略以提高制导精度,并基于此设计面向海底管道巡检的AUV三维路径跟踪控制器,使得AUV可有效跟踪设定的参数化路径;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果验证了所提面向海底管道巡检的三维路径跟踪控制器的有效性。研究成果能够改善AUV的操纵性,可为面向海底管道巡检的无人水下航行器路径跟踪控制方法提供参考。
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关键词
海底管道巡检
自主水下航行器
三维路径跟踪
视距
制导
策略
自适应控制
原文传递
面向海上搜救的ASV与AUV的协同控制
被引量：
1
3
作者
仝世豪
孙建波
+3 位作者
陈亚辉
冯伟
孙涛
王浩亮
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023年第7期1-8,共8页
针对采用由自主水面船和自主水下航行器组成的异构海洋航行器集群进行协同搜救的问题,采用大地坐标系和船体坐标系建立自主水面船和自主水下航行器的运动学模型;基于视距制导策略,引入流体坐标系,设计适用于自主水面船和自主水下航行器...
针对采用由自主水面船和自主水下航行器组成的异构海洋航行器集群进行协同搜救的问题,采用大地坐标系和船体坐标系建立自主水面船和自主水下航行器的运动学模型;基于视距制导策略,引入流体坐标系,设计适用于自主水面船和自主水下航行器的三维异构协同路径跟踪控制器,实现协同搜救;基于李雅普诺夫稳定性原理证明闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的面向海洋搜救的三维异构协同路径跟踪控制器是有效的。
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关键词
无人船
水下无人航行器
协同路径跟踪
视距
制导
策略
海洋搜救
原文传递
面向水下搜救的自主水下航行器路径跟踪控制
被引量：
1
4
作者
王浩亮
于德智
+3 位作者
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023年第10期110-115,125,共7页
对自主水下航行器(AUV)在执行水下搜救任务过程中遇到的三维路径跟踪控制和定点驻停问题进行研究。在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,引入流体坐标系,设计适宜进行运动控制的三维路径跟踪控制器,并在Serret-Frenet坐标系...
对自主水下航行器(AUV)在执行水下搜救任务过程中遇到的三维路径跟踪控制和定点驻停问题进行研究。在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,引入流体坐标系,设计适宜进行运动控制的三维路径跟踪控制器,并在Serret-Frenet坐标系下建立AUV的路径跟踪误差模型;基于三维视距制导律控制设计AUV的三维路径跟踪控制器,在此基础上提出一种适于水下搜救工况的AUV路径跟踪控制方法,使AUV能完成对参数化路径的跟踪和在预设目标点的驻停;同时,基于李雅普诺夫稳定性原理证明该控制器的稳定性。仿真试验结果表明,设计的控制器有效,能实现对面向水下搜救的AUV路径跟踪控制。
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关键词
自主水下航行器
路径跟踪
三维
视距
制导
定点驻停
水下搜救
原文传递
题名
无人船自适应路径跟踪控制系统
被引量：
19
1
作者
柳晨光
初秀民
毛庆洲
谢朔
机构
武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室
武汉大学遥感信息工程学院
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期216-227,共12页
基金
中国博士后科学基金(2018M632923)
中央高校基本科研业务费专项(203144003)
武汉市科技计划(2017010201010132)资助项目。
文摘
环境干扰下如何实现精确、可靠路径跟踪控制是目前无人水面船(无人船)自主航行的关键和难点问题。从无人船路径跟踪控制的算法设计、系统实现和试验验证等三个层面开展研究:在算法设计层面,提出了考虑水流干扰条件下的自适应视距(Line-of-sight,LOS)制导算法以及基于LEM(Line-of-sight&extended state observer&model predictive control,视距-扩张状态观测器-模型预测控制)的自适应路径跟踪控制方法;在系统实现层面,设计了无人船路径跟踪控制系统架构,并解决了MPC快速求解、系统状态采集与不可测状态观测问题;在试验验证层面,构建了在室外水池环境下的模型船路径跟踪控制试验平台,并在此平台上完成了MPC与比例-积分-微分(Proportional-integral-derivative,PID)路径跟踪控制对比试验,以及基于LEM与基于传统LOS的MPC路径跟踪控制(Traditional LOS&MPC,TLM)对比试验。试验结果表明,构建的无人船路径跟踪控制系统运行稳定可靠,提出的LEM自适应路径跟踪控制方法具有更高的路径跟踪控制精度和可靠性。
关键词
无人水面船
路径跟踪
自适应控制
模型预测控制
视距
制导
Keywords
unmanned surface vehicle
path following
adaptive control
model predictive control
line-of-sight
分类号
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
原文传递
题名
面向海底管道巡检的AUV三维自适应路径跟踪
2
作者
王浩亮
任恩帅
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
机构
大连海事大学
大连海事大学
上海交通大学
大连市智能船艇集群控制与电气技术重点实验室
水路交通控制全国重点实验室
出处
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2024年第4期166-174,共9页
基金
新一代人工智能国家科技重大专项(2022ZD0119902)
国家自然科学基金项目(51939001,51979020,52071044,52271304)
+4 种基金
辽宁省自然科学基金计划(博士科研启动计划)(2023-BS-077)
水路交通控制全国重点实验室开放课题(SKLMTA-DMU2024Y3)
大连海事大学博联科研基金项目(3132023616)
辽宁省教育厅高等学校基本科研项目(LJKZ0044)
大连市科技局高层次人才创新支持计划资助项目(2020RQ013,2022RQ010)。
文摘
针对面向海底管道巡检任务的欠驱动自主水下航行器(AUV)三维路径跟踪控制问题进行研究。首先,在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,为设计适宜运动控制的三维路径跟踪控制器,建立流体坐标系,并在Serret-Frenet坐标系下建立AUV的路径跟踪误差模型;其次,将可变前视距离引入传统视线(LOS)制导策略,提出一种自适应LOS制导策略以提高制导精度,并基于此设计面向海底管道巡检的AUV三维路径跟踪控制器,使得AUV可有效跟踪设定的参数化路径;最后,基于李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果验证了所提面向海底管道巡检的三维路径跟踪控制器的有效性。研究成果能够改善AUV的操纵性,可为面向海底管道巡检的无人水下航行器路径跟踪控制方法提供参考。
关键词
海底管道巡检
自主水下航行器
三维路径跟踪
视距
制导
策略
自适应控制
Keywords
submarine pipeline inspection
autonomous underwater vehicle(AUV)
three-dimensional path following
line-of-sight guidance strategy
adaptive control
分类号
U676.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
原文传递
题名
面向海上搜救的ASV与AUV的协同控制
被引量：
1
3
作者
仝世豪
孙建波
陈亚辉
冯伟
孙涛
王浩亮
机构
大连海事大学轮机工程学院
出处
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023年第7期1-8,共8页
基金
辽宁省自然科学基金计划(博士科研启动计划)(2023-BS-077)
辽宁省教育厅高等学校基本科研项目(LJKZ0044)
+1 种基金
大连海事大学博联科研基金项目(3132023616)
大连市科技局高层次人才创新支持计划资助项目(2020RQ013)
文摘
针对采用由自主水面船和自主水下航行器组成的异构海洋航行器集群进行协同搜救的问题,采用大地坐标系和船体坐标系建立自主水面船和自主水下航行器的运动学模型;基于视距制导策略,引入流体坐标系,设计适用于自主水面船和自主水下航行器的三维异构协同路径跟踪控制器,实现协同搜救;基于李雅普诺夫稳定性原理证明闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的面向海洋搜救的三维异构协同路径跟踪控制器是有效的。
关键词
无人船
水下无人航行器
协同路径跟踪
视距
制导
策略
海洋搜救
Keywords
autonomous surface vehicle(ASV)
autonomous underwater vehicle(AUV)
cooperative path following
line of sight(LOS)
marine search and rescue
分类号
U674.91 [交通运输工程—船舶及航道工程]
原文传递
题名
面向水下搜救的自主水下航行器路径跟踪控制
被引量：
1
4
作者
王浩亮
于德智
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
机构
大连海事大学
大连海事大学
大连海事大学
出处
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023年第10期110-115,125,共7页
基金
国家自然科学基金项目资助项目(51979020,52271304)
国家青年拔尖人才计划资助项目(36261402)
+3 种基金
辽宁省自然科学基金计划(博士科研启动计划)(2023-BS-077)
辽宁省教育厅高等学校基本科研项目(LJKZ0044)
大连海事大学博联科研基金项目(3132023616)
大连市科技局高层次人才创新支持计划资助项目(2020RQ013)。
文摘
对自主水下航行器(AUV)在执行水下搜救任务过程中遇到的三维路径跟踪控制和定点驻停问题进行研究。在固定坐标系和机体坐标系下建立AUV的运动学模型,引入流体坐标系,设计适宜进行运动控制的三维路径跟踪控制器,并在Serret-Frenet坐标系下建立AUV的路径跟踪误差模型;基于三维视距制导律控制设计AUV的三维路径跟踪控制器,在此基础上提出一种适于水下搜救工况的AUV路径跟踪控制方法,使AUV能完成对参数化路径的跟踪和在预设目标点的驻停;同时,基于李雅普诺夫稳定性原理证明该控制器的稳定性。仿真试验结果表明,设计的控制器有效,能实现对面向水下搜救的AUV路径跟踪控制。
关键词
自主水下航行器
路径跟踪
三维
视距
制导
定点驻停
水下搜救
Keywords
autonomous underwater vehicle(AUV)
path following
three-dimensional line-of-sight guidance
fixed-point stopping
underwater search and rescue
分类号
U674.91 [交通运输工程—船舶及航道工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
无人船自适应路径跟踪控制系统
柳晨光
初秀民
毛庆洲
谢朔
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
19
原文传递
2
面向海底管道巡检的AUV三维自适应路径跟踪
王浩亮
任恩帅
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2024
0
原文传递
3
面向海上搜救的ASV与AUV的协同控制
仝世豪
孙建波
陈亚辉
冯伟
孙涛
王浩亮
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
4
面向水下搜救的自主水下航行器路径跟踪控制
王浩亮
于德智
卢丽宇
刘陆
古楠
彭周华
《船舶工程》
CSCD
北大核心
2023
1
原文传递
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