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题名基于AKF的无人水翼航行器纵向姿态控制研究
被引量：1
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作者
孙佳宇
段富海
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机构
大连理工大学机械工程学院
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出处
《兵器装备工程学报》
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期108-112,共5页
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基金
国家自然科学基金项目(51975082)。
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文摘
无人水翼航行器在运行过程中会受到海浪干扰,使得无人水翼航行器姿态控制效果变差,而传统卡尔曼滤波(KF)过程噪声矩阵为固定值,在复杂海况下滤波效果并不理想。针对上述问题,基于一种无人水翼航行器,首先建立了其纵向运动数学模型,并设计了纵向姿态LQR控制器。然后设计了一种基于新息卡方检验值的自适应卡尔曼滤波(AKF),以自适应调节过程噪声矩阵,并将AKF用于对系统反馈状态进行最优估计。通过仿真验证了基于AKF的纵向姿态控制器,能够有效抑制海浪干扰,可以使无人水翼航行器在海浪中平稳运行。
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关键词
无人水翼航行器
纵向姿态控制
LQR
海浪干扰
自适应卡尔曼滤波(AKF)
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Keywords
unmanned hydrofoil vehicle
longitudinal attitude control
LQR
wave interference
adaptive Kalman filter(AKF)
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分类号
U664.82
[交通运输工程—船舶及航道工程]
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题名基于LQR和ZOA的无人水面水翼航行器耐波性研究
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作者
水新华
段富海
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机构
大连理工大学机械工程学院
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出处
《水下无人系统学报》
2025年第1期65-73,共9页
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基金
国家自然科学基金(51975082).
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文摘
文中选取横摇、纵摇和垂荡运动幅值为衡量耐波性的指标,采用线性二次型调节器(LQR),并用斑马优化算法(ZOA)优化LQR参数,完成了无人水面水翼航行器耐波性研究。首先,以无人水面水翼航行器为研究对象,以差动襟翼转动角度和电机推力作为控制变量,建立其运动学与动力学模型,并将数学模型进行线性化处理;然后,将不规则海浪的质点垂加速度与波倾角作为干扰,采用Simulink进行LQR仿真;以降低无人水面水翼航行器航行过程中的运动幅值为目标,在不同采样频率及种群数量下,分别使用ZOA和粒子群算法对LQR的参数进行寻优并作对比;最后在不同遭遇角的随机海浪干扰下对耐波性指标进行仿真分析,验证LQR和ZOA算法的有效性与可行性,并给出无人水面水翼航行器的合理航向角,为其姿态控制及耐波性研究提供理论参考。
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关键词
无人水面水翼航行器
耐波性
随机海浪
线性二次型调节器
斑马优化算法
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Keywords
hydrofoil-equipped unmanned surface vehicle
seakeeping
random ocean waves
linear quadratic regulator
zebraoptimization algorithm
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分类号
TJ630
[兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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