張昕

摘要：針對欠驅(qū)動水面無人艇軌跡跟蹤控制問題，本文從USV的數(shù)學(xué)建模入手，建立軌跡跟蹤誤差模型，將環(huán)境干擾作為固定值考慮進(jìn)模型，結(jié)合Backstepping技術(shù)，Lyapunov非線性理論，通過引入動態(tài)滑模，設(shè)計了欠驅(qū)動水面無人艇軌跡跟蹤控制器，利用Lyapunov穩(wěn)定性判據(jù)證明了該USV中所有的誤差變量和虛擬控制變量是收斂的。仿真試驗結(jié)果表明，在本文所設(shè)計的控制率作用下，USV的軌跡跟蹤效果顯著，達(dá)到預(yù)定控制目標(biāo)，這為水面無人艇軌跡控制的實際應(yīng)用提供了有效基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動無人艇;軌跡跟蹤;反步法;滑?？刂?Lyapunov穩(wěn)定性

中圖分類號：U616.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）01-0170-04

欠驅(qū)動無人艇;軌跡跟蹤;反步法;滑?？刂?Lyapunov穩(wěn)定性

圖5為滑模面隨時間變化曲線曲線，可以看到隨跟蹤曲線變化，兩個滑模面也相應(yīng)發(fā)生變化，且最終收斂到0點附近，誤差較小;

圖6為控制輸入曲線，可以觀察到縱向推進(jìn)力與轉(zhuǎn)向力矩的變化點均與跟蹤路徑曲線變化時間點一一對應(yīng)，符合實際情況，且兩個控制變量均收斂到0點附近，抖振較小，滿足實際工作要求。

5 結(jié)語

本文針對無人艇的軌跡跟蹤問題，首先介紹了欠驅(qū)動無人艇的非線性數(shù)學(xué)模型，在考慮了固定的環(huán)境干擾情況下，建立了航跡跟蹤誤差模型，結(jié)合Backstepping技術(shù)與Lyapunov非線性理論，引入動態(tài)滑?？刂?，設(shè)計了無人艇軌跡跟蹤的控制器，并證明了其穩(wěn)定性。仿真結(jié)果表明，無人艇的軌跡跟蹤效果良好，這為水面無人艇軌跡跟蹤的實際應(yīng)用，提供了有效的參考依據(jù)。

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