基于最优控制的双喷推无人艇路径跟踪方法

作者：熊勇; 张加^*; 黄开胜; 余嘉俊

来源：船舶工程, 2020, 42(02): 20-27.

DOI：10.13788/j.cnki.cbgc.2020.02.04

• 双喷推无人艇
• 最优控制
• 路径跟踪
• 粒子群优化

针对双喷推无人艇自主航行时的路径跟踪问题,采用最优控制的方法进行求解。根据双喷推无人艇的动力学特性建立双喷推无人艇三自由度运动方程,并由任务需求设定目标函数;在此基础上,根据航行实况建立约束条件,从而得到求解双喷推无人艇路径跟踪问题的数学模型。通过建立含有拉格朗日松弛项的哈密顿函数,将带有复杂约束的优化问题转化为无约束优化问题,采用粒子群优化算法求解最优拉格朗日乘子,并将其代入哈密顿函数;采用广义梯度下降法对数学模型进行求解,得到最优的喷泵电机转速,从而实现对双喷推无人艇的路径跟踪控制。设计实船试验验证方法的有效性,双喷推无人艇路径跟踪试验结果表明,双喷推无人艇实测的轨迹与设定轨迹的最大偏差不超过3m,该方法具有可行性和实用性。

• 单位
  中国舰船研究设计中心; 武汉理工大学