齐小伟 任 光

（大连海事大学 轮机工程学院 大连116026）

基于领导跟随的船舶航迹控制

齐小伟 任 光

（大连海事大学 轮机工程学院 大连116026）

无人艇协同编队控制具有重要的军事和商船应用前景。利用多智能体聚集模型，基于leader-follower的目标跟踪，实现了含有模型不确定性与未知海浪流干扰项的多无人艇协同编队控制。采用单隐层神经网络逼近船舶整体未知项和环境干扰，引入一阶滤波器代替反步计算中的微分项，显著减少了计算量。利用时-空解耦方法，各船舶通过交互航迹参数信息，间接实现分散协同编队控制。利用Lyapunov稳定性分析方法，证明闭环系统所有状态和信号收敛于一有界集。通过选择合适参数，可使控制精度误差范围为任意小，仿真结果验证了控制算法的有效性。

无人艇；神经网络；不确定性；多智能体；一阶滤波器；编队控制

引言

近几十年来，随着海洋的快速开发，各国在海洋经济和军事活动日益频繁，使船舶编队控制成为船舶运动研究中的热点问题。多船编队相对于单船具有容错性和适应性等优点，在舰队协同作战、大洋航行补给、石油天然气探测、环境监测、自动牵引作业中得到广泛应用。无人水面艇（Unmanned surface vessel）是一种新型智能水面机器人，具有侦察、探测、扫雷、情报收集、反潜等功能，近年在民用和军事领域得到广泛应用。目前，典型代表有英国“Springer”号双体USV、美国的“SpartanScout”、以色列的“Protector”等。

船舶编队控制方法可分为行为控制法［1-2］、虚拟结构法［3］、势函数法［4］、领导跟随法［5］等。……