郑体强，王建华，赵梦铠，吴恭兴

(上海海事大学 航运技术与控制工程交通行业重点实验室，上海 201306)



风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

郑体强，王建华，赵梦铠，吴恭兴

(上海海事大学 航运技术与控制工程交通行业重点实验室，上海 201306)

针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题，建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型，提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法;首先，基于视距导航原理，设计了跟踪期望航向角的PD控制器，通过融合路径方向，距离偏差及船长比等信息，实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪;然后，针对不同船长比对直线路径跟踪的影响，采用模糊控制方法，设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入，以船长比为输出的模糊控制模块，对船长比进行自适应调整，以提高控制器的抗风干扰性能;仿真结果表明，所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差，较之传统单纯PD控制方法，抵抗风干扰的能力得到提高。

无人水面艇；路径跟踪；风干扰；可变船长比；模糊控制

0 引言

无人水面艇(unmanned surface vehicle-USV)，又称为水面机器人，是一种能够在水面上依靠遥控或者自主方式进行独立航行的小型化，无人化的智能平台[1-2]。当前，无人水面艇在许多领域正得到广泛应用，例如海洋生物，环境监测，军事应用以及石油和天然气产业。因此，这种自主航行器的导航和控制成为了当下船舶智能控制的一个热点。……