施文煜, 梁 霄, 曲星儒, 滕建平

基于RBF积分滑模的无人艇集群协同路径跟踪控制

施文煜, 梁 霄*, 曲星儒, 滕建平

(大连海事大学 船舶与海洋工程学院, 辽宁 大连, 116026)

为满足船舶护航、目标围捕等任务要求, 文中提出了一种基于路径参数循环的欠驱动无人艇集群协同路径跟踪控制方法。在运动学设计方面, 结合视线制导与一致性算法, 设计无人艇集群协同制导律, 得到闭曲线上对称的编队队形, 实现对目标点进行围捕。在动力学设计方面, 考虑动力学模型不确定性及传统滑模导致的抖振问题, 利用神经网络逼近特性和饱和函数, 设计基于自适应径向基函数神经网络的分布式积分滑模控制器, 保证无人艇能够精确跟踪制导信号, 从而提高系统抗干扰性和路径跟踪精度。Lyapunov稳定性分析证明了闭环系统误差是全局渐近稳定的。仿真结果表明了所提出集群协同控制方法的有效性。

无人艇; 集群; 协同路径跟踪; 视线制导; 积分滑模; 自适应径向基函数

0 引言

水面无人艇(unmanned surface vessel, USV)作为一种无人海洋智能运载平台, 拥有体积小、航速快以及机动性强等特点, 在军事和民用领域都有着极其广泛的应用前景。随着海洋作业任务的日趋多样化, 单USV难以满足其实际应用需求。在此背景下, 构建多USV集群系统, 令多个USV协同完成作业任务成为全球发展趋势。

协同控制问题作为构建USV集群系统的基础, 近年来已成为各国学者研究的热点, 并取得了丰富的研究成果。……