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摘要
研究了船舶编队控制的特点，从船舶编队控制结构、编队路径规划、编队运动建模和编队运动控制4个方面分别对现状和方法进行分析；介绍了船舶编队控制原理，描述了船舶编队领导-跟随结构、虚拟结构、图论结构、基于行为结构的数学表示方法及应用场景；针对船舶编队路径规划，总结了编队环境建模、全局路径规划和局部避碰规划等最新方法及其特点，展示了基于粒子群优化算法的船舶编队局部避碰效果；针对船舶编队控制运动建模，构建了考虑干扰、控制时延和约束的船舶编队水动力模型，并将该模型在船舶编队过闸控制场景中进行了验证；针对船舶编队运动控制，归纳了典型集中式、分散式和分布式编队控制器特点，指出分布式编队控制器具有更好的鲁棒性和可扩展性，设计了基于分布式模型预测控制的编队航行控制器。研究结果表明：目前船舶编队控制技术瓶颈主要体现在有人/无人编队共融、岸端驾控为主的内河船舶编队控制、不确定干扰下的船舶编队控制、通信受限下船舶编队鲁棒控制、特殊水域船舶编队控制和船舶编队控制一致性等方面；在未来船舶编队发展中，应重点解决船舶编队分布式协同控制、船舶编队任务多元化控制、基于生物群体机制的船舶编队控制、特殊水域船舶编队控制、人工智能技术在船舶编队控制中的应用等问题。
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单位闽江学院; 武汉理工大学
