无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究

来源：计算机测量与控制杂志2016年第7期北京时间：

作者：江立军,慕东东,范云生,王国峰,赵永生

摘要：无人水面艇是一种智能化海洋装备平台,有航速快、机动性强、自动化程度高等特点,可以执行各种危险以及不适合人员参与的任务;航向控制不仅关乎到航行的安全性与经济性,更是实现其无人行驶的基础;为了实现航向的自动控制,首先进行无人艇模型辨识,模型是控制的基础,控制效果的好坏不仅与控制策略有关,更与模型的精度有关;为了提高模型精度,采集Z型和回转实验以数据,通过递推最小二乘对无人艇的数学模型进行辨识;然后将模型的仿真实验与实船数据进行对比,验证了模型的正确性和合理性;基于Backstepping方法设计非线性航向控制器,借助Lyapunov 函数证明了闭环系统的稳定性;仿真结果表明系统的实际航向能实时跟踪设定航向,控制器具有良好的动静态特性和鲁棒性。

关键词：无人艇;航向;递推最小二乘;模型辨识;Backstepping

基金资助：辽宁省自然科学基金(2015020022); 中央高校基本科研业务费专项基金(3132014321,2)。