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基于领导跟随的欠驱动船舶编队跟踪控制
引用本文:刘杨,刘美杰. 基于领导跟随的欠驱动船舶编队跟踪控制[J]. 控制工程, 2013, 20(5): 980-983
作者姓名:刘杨  刘美杰
作者单位:1. 大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028;大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026
2. 长春师范大学初等教育学院,吉林长春,130031
基金项目:国家自然科学基金项目,交通运输部交通应用基础研究项目
摘    要:针对具有三自由度欠驱动水面船舶编队控制问题,提出一种基于领导跟随( Leader /Follower) 结构的欠驱动水面船舶队形跟踪控制方法。当系统接收到队形控制指令,每个欠驱动水面船舶按照自己在编队中的角色进行控制,其中Leader 根据任务中的队形指令完成航迹跟踪控制,而Followers 则依据Leader 的信息和航行中任务中的队形指令完成航迹跟踪控制。在航迹跟踪控制中,根据期望队形任务指令为每个船舶设计需要跟踪的参考路径和速度指令; 基于Lyapunov 理论和重定义输出方法设计非线性速度控制器和路径跟踪控制器跟踪设计路径和速度指令; 稳定性分析证明了队形跟踪误差是一致最终稳定的。仿真结果表明船舶可以跟踪任意期望曲线队形,从而验证了方法的有效性。

关 键 词:欠驱水面动船舶  编队跟踪控制  非线性理论  Leader /Follower 方法

Leader/Follower Formation Control of Underactuated Surface Ships
LIU Yang , LIU Mei-jie. Leader/Follower Formation Control of Underactuated Surface Ships[J]. Control Engineering of China, 2013, 20(5): 980-983
Authors:LIU Yang    LIU Mei-jie
Abstract:The formation control for underactuated surface ships with 3 degree - of - freedom is investigated,and the shape trackingcontrollers based on Leader /Follower method are developed. The ship is controlled respective,when the system received the shape-command.The Leader tracked the shape-command directly,and the Followers tracked the designed trajectory,which is designed by theshape-command and the state of the Leader. For the design of tracking control,firstly,reference tracking path and reference forwardspeed are designed based on desired formation shape. Secondly,path tracking controller and speed tracking controller are constructed bynonlinear control theory and Lyapunov theory. Finally,the shape tracking error of the follower is uniformly ultimately bounded. Numericalsimulations show the system can tracking any curves. The results validate the effectiveness of proposed controller.
Keywords:underactuated surface ships  formation tracking control  nonlinear control theory  Leader/Follower method
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