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作者：甘少楠;高迪驹;
单位：上海海事大学航运技术与控制工程交通运输行业重点实验室;
摘要：【目的】解决在风、浪、流所引起的外部时变干扰下，欠驱动无人艇（USV）航行路径跟踪稳定性及精度不高等问题，提升路径跟踪精度及稳定性。【方法】基于改进的规定时间扩张状态观测器（Prescribed-time-extended-state-observer,PTE）和视线（Line-of-sight,LOS）制导的自适应反步滑模控制方法，消除USV的姿态偏差，并设计USV进行路径跟踪所需的期望速度及期望航向角。结合反步法和滑模控制，设计消抖函数，有效减少滑模控制普遍存在的抖振问题。此外，考虑到欠驱动USV输入受限，引入辅助系统，以解决输入饱和的挑战。【结果与结论】仿真实验表明，在控制输入有限的情况下，所提控制系统仍可快速收敛。与固定时间LOS制导（Fixed-time LOS,FT-LOS）方法、自适应积分LOS制导（AILOS）方法比较，本制导-控制方法在路径跟踪性能上表现更佳。具体而言，相比FT-LOS、AILOS制导方法，本方法横向误差分别减小1.60%、0.04%，纵向误差分别减小99.2%、99.4%，航向角误差分别减小71%、79%；而跟踪至期望速度的时间则分别提升39%、62%。本方案更为有效和优越。
关键词：无人艇;;PTE-LOS;;反步法;;滑模控制;;路径跟踪;;输入受限
基金资助：国家自然科学基金（52001197）
