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船舶力学2026年第01期:模型参数不确定下基于自适应控制和多目标遗传算法的水面无人艇轨迹跟踪

来源:期刊VIP网 时间:


作者:王子铭;陈顺怀;方晟;

单位:武汉理工大学船海与能源动力工程学院;武汉理工大学高性能船舶技术教育部重点实验室;中国船级社舟山办事处;

摘要:为解决模型参数具有不确定性时水面无人艇(USV)的轨迹跟踪问题,本文基于自适应控制和非支配快速排序多目标遗传算法(NSGA Ⅱ),设计了USV的轨迹跟踪控制策略。首先,建立平面三自由度USV运动学及动力学模型;其次,基于李雅普诺夫理论设计了具有不确定性的模型参数的在线参数估计策略以及自适应轨迹跟踪控制器,并基于李雅普诺夫理论证明了轨迹跟踪误差的收敛性;随后,为选取控制器中大量需要人工设置的控制器参数的最优值,以最小跟踪误差和最小控制输入为目标建立了多目标控制器参数优化模型,并通过NSGA Ⅱ求解控制器参数优化模型得到最优的控制器参数,从而加强控制器性能;最后,进行了数值仿真实验,实验结果验证了本轨迹跟踪控制算法的有效性。

关键词:水面无人艇;;轨迹跟踪;;模型参数不确定;;自适应控制;;NSGA Ⅱ

基金资助:广西科技重大专项(桂科AA23023013;AA23062037)