非线性反馈控制方法在UUV路径跟随中的应用
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更新于2024-08-13
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"基于NGPC的UUV路径跟随控制 (2012年),该研究提出了一种非线性反馈控制方法来解决水下无人潜航器(UUV)的路径跟随问题。通过考虑UUV的两输入三输出非线性模型,采用与输出误差和控制误差相关的性能指标函数,利用非线性广义预测控制(NGPC)算法设计路径跟随器。同时,针对模型简化后的不确定性对路径跟随效果的影响,提出了基于积分形式的水动力参数辨识方案,以减少路径跟随过程中的位置误差。湖试验证了该方法的有效性。"
在这一研究中,主要涉及以下IT领域的知识点:
1. 水下无人潜航器(UUV)技术:UUV是一种无需人工操作的水下航行设备,常用于海洋科学研究、军事侦察、海底测绘等多种任务。它需要精确的控制系统来确保在复杂的水下环境中按照预定路径移动。
2. 非线性控制系统:UUV的运动模型是高度非线性的,因为水动力效应、浮力变化以及水下环境的复杂性等因素。非线性反馈控制是解决这类问题的有效方法,能够应对系统动态特性的非线性行为。
3. 非线性广义预测控制(NGPC):这是一种先进的控制策略,它通过预测未来的系统行为并最小化某个性能指标函数来设计控制器。在UUV路径跟随问题中,NGPC被用来设计路径跟随器,以优化UUV的轨迹跟踪性能。
4. 模型简化与不确定性处理:在实际应用中,UUV的模型通常会进行简化,但这可能导致模型与实际系统之间的不确定性。研究中提出的积分形式的水动力参数辨识方案,旨在实时识别这些不确定参数,从而提高控制精度。
5. 参数辨识:参数辨识是控制系统设计中的关键步骤,通过对系统动态特性的在线估计,可以校正模型简化带来的误差,改善系统的控制性能。
6. 路径跟随控制:UUV路径跟随控制旨在让UUV按照预设路径准确移动,这对路径规划和实时控制算法有很高的要求。这项研究的控制算法旨在减小规划路径与实际跟随路径之间的位置误差。
7. 实验验证:通过湖试,研究人员能够检验理论分析和控制算法在实际环境中的表现,这是评估控制策略有效性的必要步骤。
该研究为UUV的路径跟随控制提供了新的理论和技术,有助于提升UUV在水下任务中的定位精度和自主导航能力。
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2012-02-28 上传
2022-05-10 上传
2024-12-22 上传
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2024-12-22 上传
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