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常值海流作用下的AUV水平面路径跟踪控制 被引量：19
1
作者 施淑伟 严卫生 +1 位作者 高剑 李闻白 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期375-379,共5页
针对欠驱动AUV在常值海流影响下的水平面路径跟踪控制问题,建立了常值海流作用下的AUV运动学和动力学模型;采用以自由参考点为原点的Serret-Frenet坐标系描述路径跟踪误差及其动态模型;综合应用Lyapunov方法和Backstepping技术设计了AU... 针对欠驱动AUV在常值海流影响下的水平面路径跟踪控制问题,建立了常值海流作用下的AUV运动学和动力学模型;采用以自由参考点为原点的Serret-Frenet坐标系描述路径跟踪误差及其动态模型;综合应用Lyapunov方法和Backstepping技术设计了AUV路径跟踪的运动学和动力学控制律,保证了路径跟踪误差在常值海流影响下的全局渐近稳定性。通过仿真实验与未考虑海流作用的路径跟踪控制进行对比,验证了该方法能够有效克服常值海流的干扰作用,路径跟踪误差全局渐近稳定。 展开更多
关键词 海洋工程 欠驱动AUV 路径跟踪 serret—frenet坐标系 常值海流
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非匹配不确定性影响下的无人车路径跟踪控制 被引量：9
2
作者 张守武 李擎 +1 位作者 王恒 吕萌 《控制与决策》 EI CSCD 北大核心 2022年第1期160-166,共7页
针对无人车在非匹配不确定性影响下的路径跟踪控制问题,设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)的滑模控制器.首先,根据车辆运动学和动力学方程,同时考虑轮胎侧滑造成的不确定性、车辆侧偏约束以及随机干扰影响,建立车辆非线性不确定系统模型... 针对无人车在非匹配不确定性影响下的路径跟踪控制问题,设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)的滑模控制器.首先,根据车辆运动学和动力学方程,同时考虑轮胎侧滑造成的不确定性、车辆侧偏约束以及随机干扰影响,建立车辆非线性不确定系统模型;然后,提出一种线性滑模路径跟踪控制方法,给出线性滑模面存在的充分条件,并推导出线性滑模面存在的显式公式,以保证约束于该滑模面的降阶等价系统的二次稳定性;最后,在SerretFrenet坐标系下验证车辆单、双移线运动时的路径跟踪控制效果.仿真结果表明,所设计的滑模控制器可以保证对参考路径的稳定跟踪,具有较强的鲁棒性. 展开更多
关键词 非匹配不确定性 横向控制 滑模控制 线性矩阵不等式 serret-frenet坐标系
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基于Serret-Frenet坐标系的多AUV编队路径跟踪控制 被引量：9
3
作者 赵宁宁 徐德民 +1 位作者 高剑 张秦南 《鱼雷技术》 2015年第1期35-39,共5页
针对多自主水下航行器(AUV)的编队路径跟踪控制问题,提出了基于Serret-Frenet坐标系的虚拟结构编队控制方法,分为单个AUV队形路径跟踪控制,以及多个AUV间路径跟踪参考点的一致性协调控制两部分。首先为每个AUV定义一个沿期望路径运动的... 针对多自主水下航行器(AUV)的编队路径跟踪控制问题,提出了基于Serret-Frenet坐标系的虚拟结构编队控制方法,分为单个AUV队形路径跟踪控制,以及多个AUV间路径跟踪参考点的一致性协调控制两部分。首先为每个AUV定义一个沿期望路径运动的路径跟踪参考点,并以其为原点建立Serret-Frenet坐标系描述编队跟踪误差及动态模型。通过对AUV的航向角和速度的控制,使其跟踪并收敛于该Serret-Frenet坐标系下的期望队形位置。然后采用基于比例-积分控制的一致性算法,调节各个参考点的路径参数变化率使其达到一致,并以给定的期望速度沿路径运动。通过数学仿真实现了3个AUV以一定队形跟踪期望路径,验证了该算法的有效性。 展开更多
关键词 自主水下航行器 编队控制 路径跟踪 serret-frenet坐标系
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鱼雷形水下机器人非线性航迹跟踪控制 被引量：8
4
作者 苏玉民 曹建 +1 位作者 徐锋 张国成 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期977-983,共7页
研究了欠驱动自主式水下机器人路径跟踪问题.在Serret-Frenet移动坐标系下,基于虚拟目标机器人建立了路径跟踪误差动力学方程.在此基础上,结合水下机器人动力学方程,设计了基于Lyapunov稳定性理论和反步法技术的控制器.仿真结果表明,提... 研究了欠驱动自主式水下机器人路径跟踪问题.在Serret-Frenet移动坐标系下,基于虚拟目标机器人建立了路径跟踪误差动力学方程.在此基础上,结合水下机器人动力学方程,设计了基于Lyapunov稳定性理论和反步法技术的控制器.仿真结果表明,提出的非线性反馈控制律能够保证路径跟踪误差快速收敛到零,使机器人沿着参考路径航行. 展开更多
关键词 非线性控制 路径跟踪 欠驱动系统 自主水下机器人 serret—frenet坐标系
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欠驱动船舶路径跟踪的非线性模型预测控制(英文) 被引量：6
5
作者 王晓飞 李铁山 +1 位作者 邹早建 罗伟林 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第3期217-227,共11页
文章针对欠驱动船舶的路径跟踪提出了一种解析解模型预测控制方法,使其能够驶入预先规划好的航行路径。采用了Serret-Frenet坐标系来描述船舶运动,并且引入了重定义输出,由此避免了模型预测控制中的病态相关度问题,同时将原单输入多输... 文章针对欠驱动船舶的路径跟踪提出了一种解析解模型预测控制方法,使其能够驶入预先规划好的航行路径。采用了Serret-Frenet坐标系来描述船舶运动,并且引入了重定义输出,由此避免了模型预测控制中的病态相关度问题,同时将原单输入多输出系统转化为单输入单输出系统。文中的算法提供了一种获得合适的控制参数的系统方法,保证了闭环系统的稳定性。数值仿真结果验证了该控制器的有效性。 展开更多
关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 模型预测控制 serret-frenet坐标系
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自主式水下航行器三维路径跟踪的神经网络H_∞鲁棒自适应控制方法 被引量：6
6
作者 葛晖 敬忠良 高剑 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第3期317-322,共6页
本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题.针对此问题,首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型.其次,在控... 本文研究了存在模型不确定以及外界未知扰动情况下的自主式水下航行器(AUV)的三维路径跟踪控制问题.针对此问题,首先利用时标分离原理及正交投影Serret-Frenet坐标系建立了描述AUV质心运动及姿态运动的的仿射非线性数学模型.其次,在控制器设计中运用神经网络H∞鲁棒自适应算法克服了模型的不确定性及扰动,同时在控制器设计中利用了主导输入的思想,降低了闭环系统的复杂度,减少了实时计算工作量,便于工程应用.基于Lyapunov理论的分析保证了系统的稳定性.仿真结果表明,路径跟踪控制律可以保证AUV沿期望路径运动,并且具有良好的动态性能. 展开更多
关键词 自主式水下航行器(AUV) 三维路径跟踪 serret—frenet坐标系 质心回路 姿态回路 神经网络
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参考航速时变的无人船轨迹跟踪控制方法 被引量：1
7
作者 雷超凡 初秀民 +2 位作者 柳晨光 吴文祥 李松龙 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第11期83-87,共5页
针对参考航速时变的无人船(unmanned surface vehicle,USV)曲线轨迹跟踪控制问题,提出基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的USV轨迹跟踪控制方法。建立USV三自由度运动模型,在已知期望轨迹的前提下,构建Serret-Frenet坐标... 针对参考航速时变的无人船(unmanned surface vehicle,USV)曲线轨迹跟踪控制问题,提出基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的USV轨迹跟踪控制方法。建立USV三自由度运动模型,在已知期望轨迹的前提下,构建Serret-Frenet坐标系,利用投影法找到期望点,引入时变的期望参考速度函数,在控制时域内构造出了时变的参考量序列。针对轨迹跟踪控制需求,结合USV位置、投影点位置、期望点位置、合速度方向及期望方向设计了轨迹跟踪控制目标函数,考虑USV动力机构约束,设计USV时变参考量的轨迹跟踪模型预测控制器。仿真结果表明,设计的轨迹跟踪控制器对参考位置和参考航速均具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 航速控制 serret-frenet坐标系 模型预测控制 轨迹跟踪
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基于非奇异终端滑模的欠驱动UUV航迹跟踪控制 被引量：3
8
作者 李明 李铜桥 《应用科技》 CAS 2018年第2期11-16,共6页
针对欠驱动UUV在模型参数数摄动以及未知恒定海流(对控制器而言)干扰下的水平面直线航迹跟踪控制问题,提出了一种基于非奇异终端滑模的航迹跟踪控制控制策略。首先,利用离散航迹点,规划出期望航迹;然后,基于视线法(LOS)以及Serret-Frene... 针对欠驱动UUV在模型参数数摄动以及未知恒定海流(对控制器而言)干扰下的水平面直线航迹跟踪控制问题,提出了一种基于非奇异终端滑模的航迹跟踪控制控制策略。首先,利用离散航迹点,规划出期望航迹;然后,基于视线法(LOS)以及Serret-Frenet坐标系,建立起航迹跟踪制导律;进而,将航迹跟踪控制问题转化为航向角的镇定问题。利用非奇异终端滑模控制方法,设计出全局有限时间收敛的动力学控制器。仿真实验结果表明:该跟踪控制策略可以精确地执行水平面直线航迹跟踪任务;对于模型参数摄动以及未知恒定海流,所设计的控制策略具有强鲁棒性。 展开更多
关键词 欠驱动UUV 航迹跟踪 航迹点 视线法 serret-frenet坐标系 非奇异终端滑模 模型参数摄动 全局有限时间稳定
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自主船非线性路径跟踪控制 被引量：2
9
作者 施淑伟 严卫生 +1 位作者 高剑 王迪 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2011年第1期53-55,59,共4页
针对非线性欠驱动自主船(Autonomous Surface Vehicle,ASV),提出了一种非线性路径跟踪控制方法。采用以自由参考点为原点的Serret-Frenet坐标系描述路径跟踪误差及其动态模型,并选用非时间量为参考变量,摆脱了时间因素的影响;综合应用Ly... 针对非线性欠驱动自主船(Autonomous Surface Vehicle,ASV),提出了一种非线性路径跟踪控制方法。采用以自由参考点为原点的Serret-Frenet坐标系描述路径跟踪误差及其动态模型,并选用非时间量为参考变量,摆脱了时间因素的影响;综合应用Lyapunov理论与Back stepping方法设计了欠驱动自主船的路径跟踪控制律,保证了路径跟踪误差的全局渐近稳定。最后,仿真研究结果验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 自主船 路径跟踪 serret-frenet坐标系 欠驱动
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