廖煜雷，庄佳园，庞永杰，杜鑫

(1.哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001;2.总参陆航研究所，北京 100020)

无人水面艇(unmanned surface vehicle，USV)，是一种自主式的无人水面小型船舶.文中USV是装备单泵喷水推进器的刚性充气滑行艇.在不同航速下，艇体的浸湿面积和吃水等会发生很大变化，其艇体各种水动力系数也将随航速的变化而改变，故该USV具有强非线性、不确定性和时变性的特点，同时受风浪流等海洋环境干扰力的影响较大，要建立其精确的USV动力学模型非常困难，因此，控制算法必须能够适应被控制系统模型参数的变化.作为自主航行的水面智能体，航向控制问题尤为突出，设计具有自适应性的自动驾驶操舵系统显得非常重要.

当前船舶航向的非线性控制方法主要有自适应控制［1］、现代鲁棒控制［2］、滑模变结构控制［3］、Backstepping 法［4］、基于人工智能［5］和以上方法的混合控制策略等［6-7］.在USV控制方面，YU等将鲁棒控制方法应用到 USV的艏向控制中［8-9］，文献［10］基于Lyapunov直接法设计了三体型USV的速度控制器，Bao等针对USV的艏向和横向控制问题，基于滑模观测器和滑模控制器设计了艏向和横向联合控制器［11］，文献［12］利用 Lyapunov直接法和Backstepping方法设计了USV的速度和艏向联合控制器.

本文讨论了USV在未知不确定性影响下的航向跟踪控制问题.首先分析了USV的自动稳定性，然后基于Backstepping法和滑模控制理论，提出了一种自适应滑模反馈控制律，该控制律能保证航向跟踪系统的全局渐近稳定……