基于非线性模型预测控制的无人船航迹跟踪控制方法

作者：马天珩; 宁杨阳

来源：船舶工程, 2023, 45(02): 123-166.

DOI：10.13788/j.cnki.cbgc.2023.02.17

• 无人船(USV)
• 航迹跟踪
• 非线性模型预测控制(NMPC)
• 非线性干扰观测器(NDO)

为了实现复杂场景下无人船（USV）的实时、高精度、抗干扰运动控制，以欠驱动双推进差速无人船作为研究对象，基于三自由度无人船水动力模型设计非线性模型预测航迹跟踪控制器（NMPC），在考虑控制约束与状态约束的情况下，根据快速稳定航行的目标设计优化范式，引入多重打靶算法求解思想提升控制器求解速度；根据无人船航行时风、浪、流等环境干扰的特点，设计一种适用于复杂场景无人船控制的非线性干扰观测器（NDO），根据干扰观测结果对控制模型进行在线补偿，并通过仿真试验，验证了所提控制算法的精确性、实时性和抗干扰能力。

• 单位
  同济大学; 电子工程学院