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基于IMFAC的無(wú)人艇抗干擾航向自適應控制
DOI:
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作者:
作者單位:

中國船舶科學(xué)研究中心

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海洋防務(wù)創(chuàng )新中心創(chuàng )新(JJ-2021-702-01)


Anti- Disturbance Course Adaptive Control of USV based on IMFAC
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    摘要:

    針對無(wú)人艇在航向控制中易受風(fēng)浪流等環(huán)境干擾,導致控制效果下降的問(wèn)題,提出一種結合細菌覓食算法的改進(jìn)無(wú)模型自適應控制算法。文章首先分析了偏格式動(dòng)態(tài)線(xiàn)性化方法在無(wú)人艇航向控制中的應用問(wèn)題,并設計了虛擬輸出項以滿(mǎn)足無(wú)模型自適應控制假設條件,建立了基于偏格式動(dòng)態(tài)線(xiàn)性化方法的無(wú)模型自適應航向控制器;針對無(wú)模型自適應控制算法參數初始值選取范圍問(wèn)題,設計了改進(jìn)細菌覓食算法對參數初始值進(jìn)行預整定,保證了算法的快速收斂。最后通過(guò)半物理仿真試驗驗證了所設計算法的有效性。試驗表明,在模擬的3級海況干擾下,無(wú)人艇在30°階躍航向控制和±30°方形航向控制中,相較于傳統算法出現的較大穩態(tài)誤差,使用無(wú)模型自適應控制算法能在經(jīng)過(guò)10s左右調整后,將誤差穩定趨近于零,實(shí)現無(wú)人艇的航向自適應控制。

    Abstract:

    In order to address the problem of decreased control effectiveness of Unmanned Surface Vessel(USV) due to environmental disturbances such as wind, waves, and currents in course control, an Improved Model-Free Adaptive Control (IMFAC) algorithm incorporating Bacterial Foraging Optimistic(BFO) algorithm is presented. Firstly, the application issues of Partial Form Dynamic Linearization-Model Free Adaptive Control(PFDL-MFAC) in course control of USV are analyzed. A virtual output is designed to meet the assumption conditions of IMFAC, and a model free adaptive course controller based on partial format dynamic linearization method is established. In view of the parameter initial value selection range problem of PFDL-MFAC, an improved bacterial foraging algorithm is designed to pre-regulate the parameter initial values, ensuring rapid convergence of the algorithm. Finally, the effectiveness of the designed algorithm is verified through semi-physical simulation experiments. The results show that, under simulated interference from sea-state level 3, compared with the large steady-state errors resulting from traditional algorithms in 30° stepwise course control and ±30° square course control of USV, the IMFAC algorithm can steadily approach zero error after about 10 seconds of adjustment, achieving adaptive course control of unmanned vessels.

    參考文獻
    相似文獻
    引證文獻
引用本文

包濤,王琦,周則興,陳卓.基于IMFAC的無(wú)人艇抗干擾航向自適應控制計算機測量與控制[J].,2024,32(3):153-158.

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  • 收稿日期:2023-04-13
  • 最后修改日期:2023-05-19
  • 錄用日期:2023-05-19
  • 在線(xiàn)發(fā)布日期: 2024-04-01
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