水面无人艇的避碰决策设计

文章针对无人艇避碰问题,提出了一种避碰决策分析方法,为无人艇提供并推荐风险系数低的避让方案,然后利用仿真测试验证了本方法的可行性。     

基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法

针对海浪干扰下船舶控制系统存在的无效舵问题以及风、流干扰下观测器存在的静差问题,提出一种基于扩张状态卡尔曼原理的海浪滤波算法。该方法首先对船舶一阶Nomoto模型进行离散化,基于带遗忘因子的最小二乘法对模型中的参数进行辨识;以海浪二阶传递函数与一阶Nomoto模型建立用于海浪滤波的四阶状态方程,并以Nomoto模型中环境干扰与未建模动态组成的综合干扰项为扩张状态建立五阶状态方程,基于卡尔曼滤波算法设计海浪滤波器,在实现海浪滤波的同时消除干扰环境下状态观测静差问题。仿真结果表明,本文提出的海浪滤波算法能够有效的滤除船舶航向的高频信号并正确的估计出船舶的运动状态,显著减少了船舶航行时的无效舵问题。     

数据融合技术在海图作业标绘台的应用

论文将数据融合技术用于海图作业标绘台的设计,解决了海图作业标绘台实时标绘本舰和多目标航迹从而进行态势估计。文中对海图作业标绘台发展状况进行了简单介绍,并介绍了数据融合技术的应用背景、常用算法及研究内容．设计了相关模型,并具体论述了多目标检测和多目标跟踪技术在海图作业标绘台中应用。     

基于Super-twisting的欠驱动船舶滑模自抗扰控制

针对欠驱动船舶在复杂海况下的航迹跟踪控制问题,提出一种基于Super-twisting的滑模自抗扰控制方法。利用视线导航法（LOS）将船舶的航迹跟踪转化为航向跟踪问题,并设计跟踪微分器来获取期望航向的1阶导数与2阶导数;根据非线性Nomoto模型设计扩张状态观测器对Nomoto模型的辨识误差、非线性项以及3级海况下风浪造成的干扰进行观测并补偿,提高控制器的鲁棒性。设计基于Super-twisting的2阶滑模控制方法,使滑模变量能在存在干扰观测误差的情况下有限时间收敛,并有效地减少了控制输出抖振现象,最终实现高精度的航迹跟踪控制。最后,以海巡船作为被控对象进行仿真验证,仿真结果表明,该控制算法能够有效提高船舶在3级海况下的航迹控制精度,增强对干扰的鲁棒性。     

智能船舶的研究现状与发展趋势

旨在研究船舶在真实海况下航行面临复杂环境干扰的影响,控制船舶克服干扰,实现航迹跟随、智能航行。

首先,将无模型自适应控制（MFAC）算法引入自抗扰控制器（ADRC）中,设计改进自抗扰无模型自适应控制（ADRC−MFAC）算法,通过ADRC跟踪系统的实时状态、识别系统所受未知扰动,根据MFAC建立输入数据（舵角）与输出数据（航向角、角速度）之间的非线性关系,实现稳定的航向控制。然后,结合自适应视线（LOS）制导策略,通过动态航向控制实现对航迹的精准控制。

仿真结果表明,所设计的控制器能够控制船舶快速航行至预设轨迹并沿轨迹行进,在复杂环境扰动下仍能够实现理想的航迹控制。

研究成果不依赖船舶具体模型,可为船舶航迹控制提供参考。