[发明专利]无人艇路径跟踪控制方法、系统、存储介质及终端

权利要求书

1.一种无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，包括步骤：

采集无人艇的第一位置信息和速度信息；

根据所述第一位置信息和艏向控制器调整所述无人艇的转艏运动；

根据所述速度信息和速度控制器调整所述无人艇的纵向运动；

其中，所述根据所述第一位置信息和艏向控制器调整所述无人艇的转艏运动的步骤包括以下步骤：

根据所述第一位置信息和基于视线法原理创建的制导律生成所述无人艇在路径跟踪状态下的期望艏向角；

基于过渡目标值函数和所述期望艏向角创建艏向控制器；

将所述第一位置信息、所述期望艏向角输入所述艏向控制器生成控制力矩；

根据所述控制力矩调整所述无人艇的转艏运动；

其中，所述过渡目标值函数为期望艏向角骤增过渡函数和期望艏向角骤减过渡函数，且期望艏向角骤减过渡函数采用下面公式表述：

其中，t′为过渡时间，t₀为过渡函数的作用时间，t为无人艇实时运动的时间；

在期望艏向角骤减的状态下，所述艏向控制器中目标艏向角的计算方式如下：

其中，ψ_d为期望艏向角，κ为调整因子，其取值范围为0＜κ＜1。

2.根据权利要求1所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述根据所述第一位置信息和基于视线法原理创建的制导律生成所述无人艇在路径跟踪状态下的期望艏向角的步骤包括以下步骤：

在期望路径上创建多个航路点；

在相邻两个所述航路点之间创建参考点；

获取所述参考点前后各一个相邻所述航路点的第二位置信息；

根据所述第一位置信息和两个所述第二位置信息利用视线法原理和几何法求轨迹方程生成所述参考点的第三位置信息；

基于所述第一位置信息和所述第三位置信息利用投影算法生成所述期望艏向角。

3.根据权利要求2所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述基于过渡目标值函数和所述期望艏向角创建艏向控制器的步骤包括以下步骤：

将所述期望艏向角输入所述过渡目标值函数生成目标艏向角；

获取所述无人艇的艏向角信息；

根据所述艏向角信息和所述目标艏向角生成参数修正信息；

基于S面控制原理和所述参数修正信息创建所述艏向控制器。

4.根据权利要求3所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述期望艏向角骤增过渡函数采用下面公式表述：

其中，t′为过渡时间，t₀为过渡函数的作用时间，t为无人艇实时运动的时间；

在期望艏向角骤增的状态下，所述艏向控制器中目标艏向角的计算方式如下：

其中，ψ_d为期望艏向角，κ为调整因子，其取值范围为0＜κ＜1。

5.根据权利要求3所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述艏向控制器中还包括环境干扰补偿函数。

6.根据权利要求1所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，所述根据所述速度信息和速度控制器调整所述无人艇的纵向运动的步骤包括以下步骤：

基于积分S面方法创建所述速度控制器；

根据所述速度信息和所述速度控制器生成纵向控制力；

根据所述纵向控制力调整所述无人艇的纵向运动。

7.根据权利要求6所述的无人艇路径跟踪控制方法，其特征在于，

所述根据所述控制力矩调整所述无人艇的转艏运动的步骤通过调整舵机的舵角进行；和/或

所述根据所述纵向控制力调整所述无人艇的纵向运动的步骤通过调整推进器的转速进行。

8.一种无人艇路径跟踪系统，其特征在于，包括：

执行权利要求1到7中任一项权利要求所述的无人艇路径跟踪控制方法的步骤的模块。