[發(fā)明專利]無人艇路徑跟蹤控制方法、系統(tǒng)、存儲(chǔ)介質(zhì)及終端

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010645104.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-07
• 公開（公告）號(hào): CN111798702B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾江峰;謝楊柳;王千一;劉星辰;胥鳳馳;董釘;馬向峰;郭曉曄;王偉;李哲;梁旭;韓瑋;駱福宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國船舶工業(yè)系統(tǒng)工程研究院
• 主分類號(hào): G08G3/00
• 分類號(hào): G08G3/00;G05D1/02;G06N3/02
• 代理公司: 中國船舶專利中心 11026
• 代理人: 欒碩

1.一種無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

創(chuàng)建無人艇在海流干擾狀態(tài)下的相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型；

基于所述數(shù)學(xué)模型和虛擬點(diǎn)跟蹤原理生成所述無人艇的位置跟蹤誤差；

基于所述數(shù)學(xué)模型和視線法原理創(chuàng)建自適應(yīng)視線法制導(dǎo)律；

根據(jù)所述位置跟蹤誤差和所述制導(dǎo)律引導(dǎo)所述無人艇對(duì)期望路徑進(jìn)行跟蹤；

其中，所述數(shù)學(xué)模型如下：

其中，m₁₁、m₂₂、m₃₃、d_ur、d_vr、d_r均為艇體的水動(dòng)力參數(shù)，x，y均為無人艇的坐標(biāo)值，ψ為艏向角，u_r為無人艇的縱向相對(duì)速度、v_r為無人艇的橫向相對(duì)速度，r為無人艇的艏向角速度，τ_u,τ_r分別為縱向控制力和艏向控制力矩，u_r＝u-u_c、v_r＝v-v_c，海流速度分量u_c和海流速度分量v_c分別為海流速度u和海流速度v在艇體坐標(biāo)系下的分量；海流速度分量V_cx和海流速度分量V_cy分別為海流速度u和海流速度v在大地坐標(biāo)系下的分量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述創(chuàng)建無人艇在海流干擾狀態(tài)下的相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的步驟包括以下步驟：

獲取所述無人艇的第一目標(biāo)信息；

獲取所述海流的速度信息；

基于所述第一目標(biāo)信息和所述速度信息創(chuàng)建所述數(shù)學(xué)模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述基于所述數(shù)學(xué)模型和虛擬點(diǎn)跟蹤原理生成所述無人艇的位置跟蹤誤差的步驟包括以下步驟：

在所述期望路徑上創(chuàng)建虛擬航路點(diǎn)；

獲取所述虛擬航路點(diǎn)的目標(biāo)位置信息和所述期望路徑的第二目標(biāo)信息；

基于所述目標(biāo)位置信息和所述第二目標(biāo)信息創(chuàng)建位置跟蹤誤差方程；

根據(jù)所述第一目標(biāo)信息、所述第二目標(biāo)信息和所述位置跟蹤誤差方程生成所述位置跟蹤誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述基于所述數(shù)學(xué)模型和視線法原理創(chuàng)建自適應(yīng)視線法制導(dǎo)律的步驟包括以下步驟：

基于所述海流的速度信息生成補(bǔ)償值；

基于所述第二目標(biāo)信息生成可變前視距離；

基于所述補(bǔ)償值、所述可變前視距離和所述位置跟蹤誤差生成自適應(yīng)視線法引導(dǎo)角；

基于所述引導(dǎo)角、所述第一目標(biāo)信息和所述第二目標(biāo)信息生成期望艏向角。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述根據(jù)所述位置跟蹤誤差和所述制導(dǎo)律引導(dǎo)所述無人艇對(duì)期望路徑進(jìn)行跟蹤的步驟包括以下步驟：

基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理分別創(chuàng)建艏向控制器與速度控制器；

根據(jù)所述艏向控制器和所述期望艏向角調(diào)整所述無人艇的轉(zhuǎn)艏運(yùn)動(dòng)；

根據(jù)所述速度控制器和期望縱向加速度調(diào)整所述無人艇的縱向速度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理中的徑向函數(shù)為高斯函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無人艇路徑跟蹤控制方法，其特征在于，所述徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值向量自適應(yīng)更新率根據(jù)所述第一目標(biāo)信息中的三自由速度信息生成。

8.一種無人艇路徑跟蹤控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：

執(zhí)行權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無人艇路徑跟蹤控制方法的步驟的模塊。