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(武汉理工大学航运学院1) 武汉 430063) (内河航运技术湖北省重点实验室2) 武汉 430063) (国家水运安全工程技术研究中心3) 武汉 430063) (武汉理工大学智能交通系统研究中心4) 武汉 430063)

0 引 言

无人艇(USV)路径跟踪控制通常分为两种结构：①分离控制方案，将控制器分为外环制导和内环控制；②综合控制方案，即将制导与控制综合在一起[1-5].其中分离式控制方案优点在于航迹和航向保持功能的相对分离，便于控制模式切换及软硬件设计过程中地模块化设计[6].

无人艇路径跟踪控制分离控制方案中，外环制导律主要有Line-Of-Sight(LOS)制导算法[7]、针对风浪流干扰的ILOS制导算法[8]以及从短程战术导弹末端制导律中的比例导引法的基础上演变而来的L1制导算法[9]等.然而常规的LOS和ILOS制导算法通常适用于对直线路径的跟踪[10].L1制导算法虽然能够通过控制无人艇艏摇角速度实现对曲线路径的跟踪，但是角速度数据容易受到风浪干扰而导致控制效果不佳.在实际应用中，无人艇由于航行及任务需要，应该鲁棒性强、且能对直线路径和曲线路径的跟踪能力.

在内环控制中，通常为航向控制与航速控制，其中航向航速控制方法主要有内模控制[11]、模型参考自适应控制[12]、滑模控制[13]、动态面控制[14]等基于动力学模型的控制方法，以及模糊神经网络PID[15]、改进细菌觅食算法等基于数据的控制方法.由于无人艇是一类复杂的控制系统，在不同的工况及风浪流干扰下，无人艇吃水……