神经网络方法:未知动力学自主水面车辆跟踪控制

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"这篇论文提出了一种针对具有完全未知动力学特性的自主水面车辆(ASV)的高效神经网络(NN)跟踪控制方法。该方法适用于受到显著不确定性影响的情况。神经网络采用单层结构,利用车辆回归动态模型,将高度非线性的动力学特性表示为已知和未知动态参数的形式。学习算法简单且计算效率高,源于Lyapunov稳定性理论的推导。" 这篇研究论文探讨了如何利用神经网络技术来解决自主水面车辆在面对未知动力学特性时的跟踪控制问题。传统的控制系统设计通常依赖于对系统模型的精确知识,但在实际应用中,这种知识往往难以获取,尤其是对于环境影响和机械复杂性较高的自主系统。作者提出的方法解决了这个问题,允许ASV在面临重大不确定性的情况下实现有效的跟踪控制。 文章的核心是设计了一个单层神经网络,其结构简单但功能强大。这个网络利用车辆回归动态,将复杂的非线性动力学转换为与已知和未知动态参数相关的表达式。这样做可以使得网络能够学习和适应车辆的行为,即使在动态特性未知的情况下也能进行有效控制。 神经网络的学习算法是关键。论文指出,这个算法虽然简单,但在计算效率上表现出色。它基于Lyapunov稳定性理论,确保了系统在学习过程中能够保持稳定,避免了由于模型不确定性可能导致的系统震荡或不稳定。Lyapunov稳定性理论是一种广泛应用于控制理论的方法,用于分析系统的长期行为和稳定性。 此外,关键词"Autonomous surface vehicles"表明了研究领域是自主水面交通工具,"Unknown dynamics"强调了处理未知动力学的挑战,"Tracking control"指明了目标是实现精确的轨迹跟踪,"Neural networks"和"Lyapunov stability"揭示了所用的技术手段和理论基础。 这篇论文为自主水面车辆的控制提供了一种创新方法,通过神经网络学习未知动态,实现了在复杂不确定性环境中的高效跟踪控制,展示了神经网络在解决现实世界控制问题中的潜力和优势。