【无人水面艇路径跟随控制12】（Matlab）USV代码阅读：LOS.m文件运行结果：6个图展示仿真过程中不同的物理量变化（轨迹、偏航角、纵向速度、纵向推力和偏航力矩变化、横向误差）

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USV-path-following
USV路径跟踪LOS控制算法仿真

阅读代码：https://github.com/quyinsong/USV-path-following
运行testUSV.m效果：

运行LOS.m文件

这段 MATLAB 代码生成了 6 个图，每个图展示了仿真过程中不同的物理量变化。让我们详细解释这 6 个图的含义：

图1：船舶的轨迹 (Position Plot)

plot(E,N,'r','linewidth',2)
plot([xk(2) yk(2)],[xk(1) yk(1)],'b',E,N,'r--','linewidth',2)

描述：这个图展示了船舶的运动轨迹（位置），其中：

• N 表示船舶在北向的位移。
• E 表示船舶在东方向的位移。
• 红线 ('r') 是船舶的实际运动轨迹。
• 蓝线 ('b') 是船舶应跟踪的目标直线路径。

含义：这个图用于查看船舶是否在路径跟踪控制器的引导下，准确地跟踪目标路径。

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图2：再次绘制船舶的轨迹 (Another Position Plot)

figure(2);
plot([xk(2) yk(2)],[xk(1) yk(1)],'b',E,N,'r--','linewidth',2)
xlabel('E');ylabel('N');

描述：这个图也是船舶的轨迹图，它重复了第一个图，但带有标注。

• xlabel('E') 和 ylabel('N') 分别为东方位移和北方位移的标签。

含义：这个图同样用于查看船舶在路径上的运动情况，只是添加了坐标标签，可能为了更加明确位置的含义。

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图3：偏航角变化 (Yaw Angle Plot)

figure(3);
plot(time,psai*180/pi,'r','linewidth',2);
xlabel('time/s');ylabel('psai/deg');

描述：这个图展示了船舶偏航角 (psai) 随时间的变化。

• psai 是船舶的偏航角，单位为弧度，这里将其转换为角度（乘以 180/pi）。
• 横轴是时间（time），单位是秒。
• 纵轴是偏航角，单位是度。

含义：用于观察船舶的方向如何随时间调整，这有助于了解船舶是如何根据控制算法进行转向的。

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图4：纵向速度变化 (Surge Velocity Plot)

figure(4);
plot(time,u,'r','linewidth',2)
xlabel('time/s');ylabel('u (m/s)');

描述：这个图展示了船舶纵向速度 u 随时间的变化。

• u 是船舶在纵向（前进方向）的速度，单位是米每秒（m/s）。
• 横轴是时间，单位为秒。

含义：用于查看船舶的速度变化，这有助于理解控制器如何调节船舶的前进速度以达到路径跟踪的目标。

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图5：纵向推力和偏航力矩变化 (Surge Force and Yaw Torque Plot)

figure(5);
plot(time,Ttao(:,1),'r',time,Ttao(:,3),'b','linewidth',2)
legend('surge force','yaw torque');

描述：这个图展示了纵向推力（surge force）和偏航力矩（yaw torque）随时间的变化。

• Ttao(:,1) 表示船舶的纵向推力（surge force）。
• Ttao(:,3) 表示船舶的偏航力矩（yaw torque）。
• 红线代表纵向推力，蓝线代表偏航力矩。

含义：用于观察控制器生成的推力和力矩，以查看它们如何作用于船舶，使其跟踪路径。

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图6：横向误差 (Cross-track Error Plot)

figure(6);
plot(time,YE,'r','linewidth',2)
xlabel('time/s');ylabel('YE (m)');

描述：这个图展示了横向误差（YE，Cross-track Error）随时间的变化。

• YE 表示船舶横向偏离目标路径的误差，单位是米（m）。
• 横轴是时间，单位是秒。
• 纵轴是横向误差，单位是米。

含义：横向误差用于查看船舶在路径跟踪过程中，偏离目标路径的程度。这对于评估控制器的性能至关重要，误差越小，说明控制器性能越好。

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总结：

• 图1和图2：船舶的实际轨迹和期望轨迹对比。
• 图3：船舶偏航角随时间的变化。
• 图4：船舶纵向速度随时间的变化。
• 图5：船舶纵向推力和偏航力矩随时间的变化。
• 图6：船舶横向误差随时间的变化。

每个图展示了不同的物理量，以帮助分析船舶路径跟踪控制器的效果和性能。

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