宋吉广，李德隆，林 扬，刘肖宇，谷海涛

(1. 中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳 110016；2. 中国科学院 机器人与智能制造创新研究院，辽宁 沈阳 110169)

0 引 言

水面/水下自主航行器，作为搭载探测仪器与工程设备的自主航行载体，可有效地辅助人类进行海洋数据采集、资源探测和海洋工程实施，对海洋资源探索技术的发展具有重大意义[1-3]。良好的航行控制能力是实现不同需求任务的根本，而对典型航迹的跟踪精度是航行控制效果的良好体现。而目前在USV轨迹跟踪控制的研究中，主要存在以下难点：1）USV系统水动力系数随USV航行速度的变化而改变，因此该系统具有不确定性、时变性和非线性等特点；2）USV具有明显的欠驱动特性，因此很多非线性控制算法不能直接进行应用；3）目前所研究的轨迹跟踪方法多数为基于仿真或无人艇低速状态下的试验，却无法确保在复杂环境、无人艇高速状态下对轨迹的精确跟踪[4]。

无人艇对典型轨迹直线和环形的跟踪能力，是其执行任务应当具备的基本能力。环形轨迹对无人艇的航行控制方法具有较强的能力要求，本文针对环形轨迹跟踪方法进行研究及实现。由于系统模型的不确定性，选用基于拟合偏差的最小二乘航向辨识法建立模型集，实时计算选择最优模型参与控制计算，并以此搭建仿真平台对航向控制、控制策略及制导律等进行设计仿真。本文方法以USV航向控制为核心，结合控制策略的强抗干扰性，以“勇士”号无人水面艇为验证载体，对算法有效性和适用性进行实航验证。……