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相似文献
 共查询到20条相似文献,搜索用时 734 毫秒
1.
针对模型参数未知的欠驱动船舶路径跟踪问题,将神经网络技术与反演设计法相结合,提出一种神经网络稳定自适应控制方法。首先根据运动学误差方程和线性变换确定辅助的前进速度和艏摇角,然后利用神经网络逼近技术对模型中任意不确定因素进行补偿,设计自适应控制律,使得实际的前进速度和艏摇角分别收敛到辅助值。应用Lyapunov函数证明了船舶路径跟踪闭环系统的误差信号最终一致有界。仿真结果表明,利用设计的控制律可以迫使欠驱动船舶跟踪曲线和直线路径,并且具有较强的鲁棒性。  相似文献   

2.
控制增益未知的船舶航向非线性自适应跟踪控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
针对参数不确定的船舶运动非线性控制系统控制方向未知的困难,将逆推算法与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的自适应非线性控制策略,从而实现船舶运动航向跟踪控制.首先,从理论上证明了所设计的自适应控制器保证最终的控制系数符号未知的参数不确定船舶运动非线性系统中所有信号一致有界,船舶的实际航向全局自适应地渐近跟踪期望的参考航向.对两条船舶数学模型的仿真实验结果表明,所设计的自适应非线性跟踪控制器具有良好的适应性及鲁棒性.  相似文献   

3.
针对参数未知的船舶航向非线性控制系统数学模型,在考虑舵机伺服机构特性的情况下,船舶航向控制问题就成为一个虚拟控制系数未知的非匹配不确定非线性控制问题.基于多滑模设计方法和模糊逻辑系统的逼近能力,提出了一种多滑模自适应模糊控制算法,通过引入非连续投影算法和积分型Lyapunov函数,提高了系统在抑制参数漂移、控制器奇异等方面的能力.借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的闭环非匹配不确定船舶运动非线性系统中的所有信号有界,且跟踪误差收敛到零.仿真研究表明:该算法与传统的PID控制相比,具有较好的跟踪能力和自适应能力.  相似文献   

4.
针对三自由度全驱动船舶速度向量不可测问题,考虑船舶模型参数和外部环境扰动均未知的情况,提出一种基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制方法.该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,且利用神经网络逼近模型参数不确定项,综合考虑船舶位置和速度误差之间关系构造递归滑模面,再采用动态面控制技术设计轨迹跟踪控制律和参数自适应律,并引入低频增益学习方法消除外界扰动导致的高频振荡控制信号.选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.  相似文献   

5.
船舶航向控制的多滑模鲁棒自适应设计   总被引:2,自引:0,他引:2  
袁雷  吴汉松 《控制理论与应用》2010,27(12):1618-1622
针对带有未知虚拟控制增益和常参数不确定的非匹配不确定船舶航向非线性控制问题,设计了一种新的多滑模鲁棒自适应控制算法.该算法利用神经网络来逼近系统模型的不确定性;应用逐步递推的多滑模控制算法降低了控制器的复杂性;尤其是采用Nussbaum函数处理系统中符号未知的问题,避免了可能存在的控制器奇异值问题;然后借助Lyapunov稳定性分析方法,理论分析证明了所得闭环系统全局一致最终有界,且跟踪误差收敛到零.仿真试验结果表明,该方法具有较好的控制效果.  相似文献   

6.
针对含运动学未知参数以及动力学模型不确定的非完整轮式移动机器人轨迹跟踪问题,基于Radical Basis Function(径向基函数)神经网络,提出了一种鲁棒自适应控制器.首先,考虑移动机器人运动学参数未知的情况,提出了一种含自适应参数的运动学控制器,用以补偿参数不确定性导致的系统误差;其次,利用神经网络控制技术,对于机器人在移动中动力学模型不确定问题,提出了一种具有鲁棒性的动力学控制器,使得移动机器人可以在不知道具体动力学模型的情况下跟踪到目标轨迹;最后利用Lyapunov稳定性理论证明了整个系统的稳定性.通过数值仿真验证了所设计的控制器的可行性.  相似文献   

7.
为了解决实际海洋环境下, 无人帆船机器人(USR)航向保持控制任务中存在的模型结构未知、参数不确定 和航行速度难以控制等问题, 本文提出一种具有速度调节性能的鲁棒自适应航向保持控制算法. 该算法采用径向 基(RBF)神经网络对系统结构不确定进行逼近, 由于引入鲁棒神经阻尼技术和动态面控制技术, 使得闭环控制系统 仅需要两个自适应参数对执行器的增益不确定部分进行在线补偿, 并且不需要对神经网络权重参数进行学习更新. 所提出的控制算法能够有效控制无人帆船以期望的航行速度达到设定航向. 利用Lyapunov稳定性理论证明了所提 出控制器能够保证闭环控制系统中相关误差变量满足半全局一致最终有界(SGUUB)收敛. 通过在模拟海洋环境干 扰下进行计算机仿真研究, 验证了所提出算法具有良好的速度调节性能和鲁棒性.  相似文献   

8.
船舶航向非线性系统鲁棒跟踪控制   总被引:7,自引:2,他引:5  
对船舶航向非线性系统, 提出了一种基于神经网络方法的鲁棒跟踪控制器. 系统由船舶运动非线性响应模型和舵机伺服系统串联构成, 其中运动响应模型考虑了建模误差和外界干扰力等非匹配不确定性. 对建模误差和期望舵角的一阶导数项应用在线二层神经网络予以辨识和补偿, 不确定性干扰项处理应用L2增益设计. 采用Lyapunov函数递推法, 得到包括神经网络权值算法在内的跟踪控制器. 跟踪误差和神经网络权值误差的一致终值有界性保证了系统的鲁棒稳定性, 合理的控制器参数选择保证了控制精度. 仿真结果验证了控制器的有效性.  相似文献   

9.
章沪淦  卜仁祥  李宗宣 《计算机仿真》2021,38(9):262-266,271
为解决具有速度不易测量、模型不确定与外界干扰的欠驱动船舶路径跟踪问题,提出一种结合线性扩张状态观测器(LESO)的滑模控制算法.首先对船舶路径进行预测,据此预测值和参考路径值计算路径未来误差,并基于Backstepping算法设计参考艏向角.其次,采用双曲正切函数设计滑模控制器,对艏向进行控制.引入LESO对外界干扰和不确定参数进行逼近,以提高控制器的鲁棒性.并利用非线性观测器和LESO对船舶纵向速度、横向速度以及转艏角速度进行估计,避免速度不易测量问题.最终的仿真结果验证了所设计控制器的有效性.  相似文献   

10.
沈智鹏  张晓玲 《自动化学报》2018,44(10):1833-1841
针对三自由度全驱动船舶存在模型不确定和未知外部环境扰动的情况,设计出一种基于非线性增益递归滑模的船舶轨迹跟踪动态面自适应神经网络控制方法.该方法综合考虑船舶位置和速度误差之间关系设计递归滑模面,引入神经网络对船舶模型不确定部分进行逼近,设计带σ-修正泄露项的自适应律对神经网络逼近误差与外界环境扰动总和的界进行估计,并应用一种非线性增益函数构造动态面控制律,选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快、精度高,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.  相似文献   

11.
欠驱动自主水面船的非线性路径跟踪控制   总被引:2,自引:0,他引:2  
高剑  刘富樯  赵江  严卫生 《机器人》2012,34(3):329-336
基于级联方法提出一种欠驱动自主水面船的全局K指数稳定路径跟踪控制算法.采用以自由路径参考点为原点的Serret-Frenet坐标系建立路径跟踪误差的动态模型,以路径参数的变化率为附加控制输入,克服了以正交投影点为坐标原点时的奇异值问题.设计路径跟踪航向角指令,将路径跟踪模型分解为位置跟踪子系统和航向角、前向速度跟踪子系统两个子系统级联的形式,设计航向角和前向速度的全局指数稳定跟踪控制器,应用级联系统理论证明了路径跟踪误差的全局K指数稳定性.数学仿真和自主水面船湖上实验结果验证了该路径跟踪控制算法的有效性.  相似文献   

12.
This study proposes an asymptotically stable path following controller for autonomous navigation of an unmanned ground vehicle (UGV) using vector field and robust-integral-signum error (RISE) feedback. The path following controller is divided into two parts: one part generating a heading command and another part designing a robust control. To determine the reference heading command under various uncertainties, the vector field method is employed, and then the RISE feedback controller is designed to follow the heading command. Finally, experiments are conducted on paved and unpaved roads to validate the effectiveness of the proposed method.  相似文献   

13.
A control strategy for platoons of differential drive wheeled mobile robot   总被引:1,自引:0,他引:1  
The strategy for the control of vehicle platooning is proposed and tested on different mobile robot platforms. The decentralized platooning is considered, i.e. a virtual train of vehicles where each vehicle is autonomous and decides on its motion based on its own perceptions. The following vehicle only has information about its distance and azimuth to the leading vehicle. Its position is determined using odometry. The reference position and the orientation of the following vehicle are determined by the estimated path of the leading vehicle in a parametric polynomial form. The parameters of the polynomials are determined using the least-squares method. This parametric reference path is also used to determine the feed-forward part and to suppress tracking errors by a feed-back part of the applied globally stable nonlinear control law. The results of the experiment and simulations demonstrate the applicability of the proposed algorithm for vehicle platoons.  相似文献   

14.
研究了欠驱动无人水下航行器(unmanned underwater vehicle,UUV)在3维空间中的路径跟踪控制器设计及其稳定性分析问题.首先建立2阶积分器形式的欠驱动UUV空间6自由度运动模型和动力学模型.针对该运动模型,以位置误差作为虚拟控制变量,基于反步法(backstepping)设计路径跟踪控制器.根据李亚普诺夫理论,在理论上证明了所设计的路径跟踪控制系统是稳定的.该控制器实现了欠驱动UUV 3维空间的路径跟踪控制.仿真结果验证了控制器的有效性.  相似文献   

15.
轮式移动机器人是典型的非完整约束系统. 本文基于滚动时域控制策略研究轮式移动机器人的路径跟踪问题. 为了既能够保证移动机器人渐近收敛到期望轨迹, 又能够保证在线求解的优化问题的滚动可行性, 参考轨迹 被选为优化问题中的终端等式约束. 仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性.  相似文献   

16.
Path following is a basic skill for robots in industrial use. Since the objective of path following is to make a robot follow the reference path, the velocity of the robot or the timing of the motion does not need to be strictly controlled. In this paper, the reference path is defined as a function of the parameter that has dynamics. Using this parameter, we can define the contour error, which is the error that enables us to measure the distance from the reference path to the configuration of the robot. Although the contour error is suitable for use in path following, the dynamics of the parameter contain singular points at which the dynamics cannot be defined. In order to overcome this difficulty, globally defined dynamics are introduced, and two dynamics are integrated with a switching scheme. In this paper, the asymptotic stability of the whole system is proved theoretically. Computer simulation results also show the effectiveness of the method.  相似文献   

17.
针对真实高山地形设计了一套地形跟随系统;首先,根据数字地图结合航迹规划算法生成参考航迹;接着设计了一个基于滚动时域优化的航迹控制器,用于跟踪航迹、稳定速度并处理约束,将预测时域内的航迹点作为参考输入,通过最小化跟踪误差以及滚动优化实时求解控制量;仿真结果表明,与基于适应角导引的地形跟随系统相比,文章的方法具有更好的性能,能够满足亚音速飞行器地形跟随任务需求.  相似文献   

18.
In this paper, we have studied the control problem of target point‐based path following for car‐type vehicles. This special path‐following task arises from the needs of vision‐based guidance systems, where a given target point located ahead of the vehicle, in the visual range of the camera, must follow a specified path. A solution to this problem is developed through a nonlinear transformation of the path‐following problem into a reference trajectory tracking problem, by modeling the target point as a virtual vehicle. The use of target point complicates the control problem, as the development produces a first‐order nonlinear nonglobally Lipschitz differential equation with finite escape time. This problem is solved by using small control signals. Bounded feedback laws are designed to control the real vehicle's angular acceleration and the virtual vehicle's velocity, to achieve stability. The resulting controller is globally asymptotically stable with respect to the origin, the proof of which is derived from Lyapunov‐based arguments and a bootstrap argument. It is also shown that the use of exponentially convergent observers/differentiators does not affect the stability of the closed‐loop system. The effectiveness of this controller has been illustrated through simulations. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

19.
基于虚拟领航者的船舶无源协调编队控制研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
随着海上任务越来越复杂,许多作业过程要求多艘船舶相互协调. 本文结合了虚拟领航者协调策略和无源性理论控制方法的各自优势,提出了一种基于虚拟领航者的无源协调控制方法,来解决多艘船舶的协调路径跟踪问题.通过对虚拟领航者设计路径跟踪控制器,使其领导作业船舶按着指定的路 径进行协调作业,同时定义每艘船舶的队形参考点,应用无源性理论设计同步 控制器使所有船舶的参考点趋于一致,最终实现多艘船舶按一定的队形进行协调路径跟踪.最后通过仿真实验验证了所提算法的有效性.  相似文献   

20.
This article presents an in-depth review of path following control strategies that are applicable to a wide range class of marine, ground, and aerial autonomous robotic vehicles. From a control system standpoint, path following can be formulated as the problem of stabilizing a path following error system that describes the dynamics of position and possibly orientation errors of a vehicle with respect to a path, with the errors defined in an appropriate reference frame. In spite of the large variety of path following methods described in the literature we show that, in principle, most of them can be categorized in two groups: stabilization of the path following error system expressed either in the vehicle's body frame or in a frame attached to a “reference point” moving along the path, such as a Frenet-Serret (F-S) frame or a Parallel Transport (P-T) frame. With this observation, we provide a unified formulation that is simple but general enough to cover many methods available in the literature. We then discuss the advantages and disadvantages of each method, comparing them from the design and implementation standpoint. We further show experimental results of the path following methods obtained from field trials testing with under-actuated and over-actuated autonomous marine vehicles. In addition, we introduce open-source Matlab and Gazebo/ROS simulation toolboxes that are helpful in testing path following methods before their integration in the combined guidance, navigation, and control systems of autonomous vehicles.  相似文献   

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