48、无人水面舰艇与木板缺陷检测技术研究

无人水面舰艇与木板缺陷检测技术研究

1. 无人水面舰艇自适应模糊轨迹跟踪控制器设计

1.1 研究背景

随着世界经济的发展，各国对海洋资源的开发愈发重视。在海洋资源的勘探、开发和利用过程中，无人水面舰艇的轨迹跟踪控制需求日益增长。其主要目的是使舰艇能按操作员设定的轨迹和时间到达目标位置，这对提高航行安全性、减少排放和节能具有重要意义。此前，众多研究者采用了不同的控制方法来研究轨迹跟踪控制，如结合前馈控制与线性二次 - 高斯反馈控制的高精度自适应船舶航向控制器、模糊比例 - 积分 - 微分船舶航迹自动驾驶仪等。

1.2 问题描述

无人水面舰艇在跟踪模式下的非线性数学模型可描述为：
- $\dot{\eta} = J(\psi) \upsilon$
- $M \dot{\upsilon} + C(\upsilon) \upsilon + D(\upsilon) \upsilon = \tau + d(t)$

其中，$\eta = [x, y, \psi]^T$ 表示无人水面舰艇的位置向量，$\upsilon = [u, v, r]^T$ 是舰艇坐标系中的速度向量，$\tau = [\tau_1, \tau_2, \tau_3]^T$ 由推进力、侧向力和偏航力矩组成，$d(t)$ 是时变干扰向量。旋转矩阵 $J(\psi)$、惯性矩阵 $M$、科里奥利和向心矩阵 $C(\upsilon)$ 以及阻尼向量 $D(\upsilon)$ 有相应的表达式。同时，海洋缓慢变化的干扰由特定方程描述，且有假设条件：$M$、$C(\upsilon)$ 和 $D(\upsilon)$ 未知，$d(t)$ 未知且有界。