机械工程学报

作者：柳晨光, 初秀民, 毛庆洲, 谢朔

单位：1. 武汉理工大学国家水运安全工程技术研究中心 武汉 430063;2. 武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室 武汉 430079;3. 武汉大学遥感信息工程学院 武汉 430079

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；

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）和武汉市科技计划（2017010201010132）资助项目。

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。

来源：2020年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2020年第8期