风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

来源：计算机测量与控制杂志2016年第3期北京时间：

作者：郑体强,王建华,赵梦铠,吴恭兴

摘要：针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题,建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型,提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法;首先,基于视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪;然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,采用模糊控制方法,设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊控制模块,对船长比进行自适应调整,以提高控制器的抗风干扰性能;仿真结果表明,所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差,较之传统单纯PD控制方法,抵抗风干扰的能力得到提高。

关键词：无人水面艇;路径跟踪;风干扰;可变船长比;模糊控制 [HJ1.7mm]

基金资助：国家自然科学基金(51309148);上海市教委科研创新项目(14YZ104)；上海海事大学研究生学术新人培训计划(YXR2015024)。