[发明专利]一种水面无人艇智能路径跟踪控制方法

摘要

本发明公开一种水面无人艇智能路径跟踪控制方法，属于无人艇导航控制领域。无人艇路径跟踪控制过程中，首先由期望路径点位置和无人艇的实时位置根据提出的自适应半径视线法解得无人艇期望航向角，然后根据航向偏差和偏航距离对解出的期望角进行角度补偿，以使无人艇获得最佳期望航向角。在航向控制环节，设计了一种自适应智能模糊控制器，在航速控制环节，首先设计一种航速解算器，实时解算出最佳航行速度，然后设计一种基于积分S面控制的航速控制器。本发明所提出的路径跟踪方法，不仅能有效的解算出最佳期望角，而且也能对期望角以最佳航速进行跟踪，使无人艇逐渐收敛至期望路径，大幅度提高了无人艇的路径跟踪性能。

主权项

1.一种水面无人艇智能路径跟踪控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：根据无人艇作业任务预先规划出航行路径点，然后以此连接各路径点形成所要跟踪的路径；/n步骤二：根据步骤一所要跟踪的路径点信息和无人艇的实时坐标，用基于自适应半径的视线法解算出期望航向角，然后根据航向偏差和偏航距离对解出的期望角进行角度补偿，以使无人艇获得最佳期望航向角；/n步骤三：设计基于跟踪误差的航向模糊控制器：/n(1)对航向误差和误差变化率进行模糊化处理；/n(2)对模糊化的变量建立模糊控制规则库；/n(3)在控制器的设计中，and运算用求交法，also运算用求并法，合成运算用最大-最小法，模糊蕴含用求交法；/n(4)对输出的模糊航向精确化处理，解模糊运算采用加权平均法；/n步骤四：设计航速解算器和基于积分S面的航速控制器：/n(1)根据无人艇实际航向角与所跟踪的路径方位角的偏差和相距前后两路径点的距离；解算出最佳期望航速传给速度控制环节；/n(2)融合模糊控制与PD控制的思想设计积分S面航速控制器；/n步骤五：将步骤三和步骤四设计的航向和航速控制器输出的控制力矩和力分别与指令舵角和推进器电压进行映射，驱动无人艇达到期望航向和航速，进而完成对期望路径的跟踪。/n