欠驱动无人艇编队控制及实验研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sc13859315118
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着信息化科技的进步,各个领域都在向着无人化、自动化及人工智能方向发展。海上技术开发更是如此,进入21世纪以来,各式无人装备如井喷般出现。其中无人艇(unmanned surface vehicle,USV)是各式装备中最为引人关注的,相对于其他装备,无人艇有着用途广泛、性价比高等特点。无人艇编队技术又是无人艇技术发展中重要的一个环节,有着大幅提高工作效率、增加容错率等优势,可以完成任务的能力是单无人艇完全无法比拟的。本文针对欠驱动无人艇编队控制方法展开研究,在完成仿真实验的同时进行样机实验,通过样机实验对仿真实验的结果进行验证。首先,本文对欠驱动无人艇控制实现方式进行分析,这是欠驱动无人艇实现路径跟踪和欠驱动无人艇进行编队航行的基础。通过多个传感器传输的信息,实时获得无人艇的状态包括姿态、速度、艏向角等。控制无人艇的螺旋桨转速和舵角,验证无人艇的直线航行性能和回转性能。为接下来进行路径跟踪和编队实验做了性能验证。接下来,对单无人艇的路径跟踪能力进行验证。通过建模仿真对路径跟踪方法的可行性进行验证,接下来通过对路径跟踪方法程序的转换,编写可以在无人艇中运行的代码,经实验验证单无人艇样机路径跟踪的可行性并同仿真实验进行对比。最后,对欠驱动无人艇编队控制方法进行研究。在进行样机实验前,对欠驱动无人艇领航-跟随控制方法进行仿真实验。基于反步法的领航-跟随控制方法,设计欠驱动无人艇编队控制器使跟随者能够保持相应的位置跟踪领航者,通过Lyapunov稳定性分析证明跟踪误差可以收敛到零附近,仿真结果证明了控制器可行性和有效性。将仿真程序转变为无人艇可以运行的程序,在无人艇中进行测试,进行无人艇编队样机实验,最终完成实际无人艇编队航行。实际航行效果没有仿真实验中的效果完美,实际运行中还存在一定的缺陷,例如通讯问题和外界干扰等,都会影响实际编队航行的效果。
其他文献
目前船舶总体设计中确定性思想占主流,然而在实际工程问题中,优化设计方案会受到不确定性因素影响,例如风、流、浪等外界环境不确定性因素和船员操作误差等。往往这些不确定性因素的存在会导致设计变量和约束条件越出边界,导致无法得到设计方案最优解,使设计方案对外界不确定性因素的免疫能力降低,因此优化设计方案需要考虑不确定性因素。6sigma质量设计优化方法是制造业的一种重要的优化方法,既考虑了不确定性因素,又
学位
文中介绍了水工混凝土使用过程中对其耐久性产生影响的几个主要因素,从机理分析问题产生的原因,参考现今的部分研究成果,总结出对于这些问题的具体防治措施。
期刊
近年来,随着无人船系统技术以及多智能体理论的普及和快速发展,无人船编队技术得到了广泛的关注。为满足实际需求,无人船系统已经由个体向集群,简单功能向复杂功能,单一环境向复杂环境发展,提高了作业效率,在军事和民用领域都具有广泛的应用前景。无人船编队协同控制问题作为构筑无人船编队系统的基础,近年来已成国内外学者研究的热点。本文针对不同任务要求下的无人船编队协同控制问题展开研究,并取得了如下的研究成果:首
学位
对档案进行修复,可以有效提高档案的利用年限,为其他工作提供真实、客观的历史信息。在对档案修复时,多采用传统的人工方法,但修复纸张的选择是否合适,直接关系到档案的总体修复效果,乃至整个档案的保存期限。目前,在档案修复用纸的选用中,因为修复用纸的种类太少,实用性越来越差,在挑选修复纸时,缺少科学的分析基础,容易受人为主观因素的影响,从而造成了一些困难。所以,如何选择合适的修复纸张,成为当今档案修复工作
期刊
复合材料以其比强度、比模量、比质量高等优点在舰船上的使用逐渐增多。复合材料在舰船上的使用不但可以大大降低舰艇的制造成本和维护成本,在减重的同时还可以有限的提高舰艇的航行效率。但大部分舰船上复合材料的使用仍停留在小型构件,对于复合材料在大尺寸或者大跨度的船舶非主要承力结构上的运用,目前为止国内外的研究内容尚少。基于以上问题,本文展开了对于船用复合材料层合板分析、复合材料指挥舱室主要承力结构设计以及复
学位
随着海洋贸易的快速发展,各类复杂非线性波浪会产生很大的潜在危险,传统上人们采用模型实验和数值模拟对各类非线性数据进行了很多研究,得到了很多认识。近年来,随着数据爆发式的增长和机器学习技术的发展,机器学习正在很多领域发挥着越来越显著的作用。本文主要使用神经网络这一重要的机器学习技术与物理模型相结合对畸形波、孤立波两种非线性水波进行了建模和预报。第一部分主要是利用紧致型小波神经网络对畸形波进行预报,在
学位
由于计算机科学、通信技术的快速发展,海上无人系统控制的发展得到了迅速发酵,被控对象也实现了由单个到多个的转变。随海上无人系统被控对象数量的不断增幅,进行群体协调控制时被控对象间的信息交互成为不可忽视的影响因素。多智能体系统协调控制理论是一类考虑到智能体间通信交互方式的方法。将其用于海上无人系统的控制过程成为目前海上无人系统控制中的研究热点,具体处理时将海上无人系统中的控制视作智能体处理,由于智能体
学位
燃气轮机的隔热屏长期工作在高温环境中,而且受由燃烧室流出的高温高压燃气影响,工作环境十分恶劣。为了保证燃气轮机正常工作,对隔热屏的疲劳寿命进行预测十分必要。本文以材料为GH5188合金的隔热屏为研究对象,对在温度与压力载荷下的隔热屏的疲劳损伤进行分析,并预测了在某随机压力载荷下的隔热屏的疲劳寿命。具体的研究工作如下:(1)对隔热屏的温度载荷和压力载荷进行分析,根据不同的典型工况建立相应的载荷谱。通
学位
随着叶轮工业与制造技术的发展,行业对压气机叶轮性能的要求也不断提高。在保证叶轮具有所需气动性能的前提下,减少叶轮结构质量,增加有效搭载已成为叶轮设计的一个发展趋势。压气机叶轮是部分高速航行器最核心部件之一。点阵技术和金属3D打印技术的发展为压气机叶轮的轻量化设计提供新的思想。但是,昂贵的打印成本严重限制了金属3D打印的发展,有限元仿真技术的应用可以大大降低金属3D打印的试错成本。基于此,本课题提出
学位
在海洋战争中,反舰武器对于舰船的毁伤是重要制胜手段。在反舰导弹对舰船所造成的伤害中,爆炸产生的冲击波对于结构和设备以及人员的毁伤尤为剧烈。因此探究较为典型的导弹对于舰船结构的毁伤规律,以及对于重点的局部舱室进行结构优化,以提高其对于冲击毁伤的承受能力防止舰船受到二次毁伤显。因此探究舱室内部爆炸载荷对于舰船结构毁伤规律对于提高舰船生命力,以及受损后毁伤分析具有深远意义。本文研究主要内容如下:(1)为
学位