欠驱动船舶曲线航迹控制：航向与滑模方法

"这篇研究论文探讨了基于航向控制的欠驱动船舶曲线航迹控制方法。作者们，包括马英凯、刘志林等人，来自哈尔滨工程大学自动化学院，提出了一个新的时间无关的航迹路径表示法，以解决无人操纵船舶在曲线航迹跟踪控制中的问题。他们引入偏航误差的概念，设计了期望航向角的补偿机制，以消除控制过程中的偏航误差，从而实现曲线航迹的精确控制。此外，他们结合滑模控制理论和模糊S面方法，提出了一种创新的控制策略。仿真结果验证了新航迹表示法的可行性和控制律的有效性。该研究对欠驱动船舶的自动化导航技术有重要的理论与实践意义。" 这篇论文主要关注的是欠驱动船舶的曲线航迹跟踪控制，这一领域对于无人操纵船舶的自主航行至关重要。传统的控制器通常依赖于带有时间参数的航迹表示法，但这种方法可能存在一定的局限性。为了解决这个问题，研究者们提出了一种新的时间无关的航迹表示方法。这种方法的优点在于，它不再依赖于具体的时间变量，可能更适应动态变化的海洋环境。 在新方法中，偏航误差的引入是关键。通过对偏航误差的计算，可以调整期望航向角，进而补偿由于误差导致的航向偏离，确保船舶能够准确地沿着预设的曲线航迹行驶。为了进一步提高控制精度和鲁棒性，研究者采用了滑模控制理论。滑模控制是一种自适应控制策略，它能保证系统在各种扰动下都能快速稳定到期望状态，特别适合于不确定性和时变系统的控制。 同时，论文还融合了模糊S面的思想。模糊S面是一种基于模糊逻辑的控制方法，它能够处理不确定性和非线性问题，提供对系统行为的模糊推理和控制决策。通过模糊S面，控制系统可以更好地应对实际环境中的复杂性和不确定性。 通过将这两者结合，论文提出了一种新型的航向控制策略，该策略能够在克服偏航误差的同时，确保曲线航迹的稳定跟踪。仿真结果证明了这种方法的有效性和实用性，表明它能在不同的工况下实现良好的控制性能。 这项工作为欠驱动船舶的自动化控制提供了新的视角和技术手段，对于推动无人船舶技术的发展，尤其是在复杂海况下的自主导航，具有深远的影响。