江立军，慕东东，范云生，王国峰，赵永生

(1.海军驻大连地区军代表室，辽宁 大连 116026；2.大连海事大学 信息科学技术学院，辽宁 大连 116026)

无人水面艇模型辨识及其航向非线性控制的研究

江立军1，2，慕东东2，范云生2，王国峰2，赵永生2

(1.海军驻大连地区军代表室，辽宁 大连 116026；2.大连海事大学 信息科学技术学院，辽宁 大连 116026)

无人水面艇是一种智能化海洋装备平台，有航速快、机动性强、自动化程度高等特点，可以执行各种危险以及不适合人员参与的任务;航向控制不仅关乎到航行的安全性与经济性，更是实现其无人行驶的基础;为了实现航向的自动控制，首先进行无人艇模型辨识，模型是控制的基础，控制效果的好坏不仅与控制策略有关，更与模型的精度有关;为了提高模型精度，采集Z型和回转实验以数据，通过递推最小二乘对无人艇的数学模型进行辨识;然后将模型的仿真实验与实船数据进行对比，验证了模型的正确性和合理性;基于Backstepping方法设计非线性航向控制器，借助Lyapunov 函数证明了闭环系统的稳定性;仿真结果表明系统的实际航向能实时跟踪设定航向，控制器具有良好的动静态特性和鲁棒性。

无人艇；航向；递推最小二乘；模型辨识；Backstepping

0 引言

无人水面艇(unmanned surface vehicle, USV)拥有体积小、机动性能强、航速快等特点，它主要用来执行危险及不适合人工操作的任务，己成为了国内外智能化海洋装备的研究热点。USV的自主航行一直是船舶控制领域的研究热点与重点[1]。其中航向控制更是运动控制的重要研究课题之一，因为它不仅关系到航行的经济性与安全性，更是自动避碰、航迹跟踪、轨迹跟踪以及镇定问题等的基础。……