为解决四自由度(4 degree-of-freedom,4-DOF)无人水面船在动态不确定性和外部扰动下的路径跟踪问题,提出一种基于有限时间积分视线(finite-time integral line-of-sight,FT-ILOS)制导的自适应神经网络路径跟踪控制方法。在视线(line-of-...为解决四自由度(4 degree-of-freedom,4-DOF)无人水面船在动态不确定性和外部扰动下的路径跟踪问题,提出一种基于有限时间积分视线(finite-time integral line-of-sight,FT-ILOS)制导的自适应神经网络路径跟踪控制方法。在视线(line-of-sight,LOS)制导框架下,利用有限时间理论,引入积分机制和新的制导机制,实现船舶位置跟踪误差的有限时间收敛,且避免制导积分项引起的饱和风险。基于反步控制法设计框架,结合FT-ILOS制导方法,利用自适应神经网络逼近复合扰动项,利用虚拟参数学习技术解决“维数灾难”问题,同时利用动态面控制技术降低计算复杂度。为减少执行器响应频率和磨损,在控制律与执行器之间建立周期事件触发协议。通过李雅普诺夫稳定性分析证明闭环控制系统中所有信号均有界,通过MATLAB仿真对比实验验证所提控制方法的有效性和鲁棒性。展开更多
针对无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)自主航行过程中的避障与遵守海事交通规则之间潜在的冲突问题,设计基于生物启发神经网络并且遵守《1972年国际海上避碰规则》(Convention on the International Regulations for Preventin...针对无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)自主航行过程中的避障与遵守海事交通规则之间潜在的冲突问题,设计基于生物启发神经网络并且遵守《1972年国际海上避碰规则》(Convention on the International Regulations for Preventing Collisions At Sea,1972,COLREGs)的实时避障路径规划方法。运用STM32嵌入式平台搭建包括超声波、红外激光、陀螺仪和GPS传感器的小型USV水面环境感知硬件架构,将多传感器输出的动态环境信息通过栅格地图映射到二维神经网络中。USV根据神经网络活性势图自动规划通向目标点的无碰撞路径。通过多种船舶航行交汇局面的实验,证明该方法既安全又符合COLREGs的要求。展开更多
为解决多障碍物环境下水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)多任务点路径规划问题,提出一种基于改进的快速探索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)的路径规划算法。在分析USV运动数学模型和经典RRT算法的基础上,将USV的运...为解决多障碍物环境下水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)多任务点路径规划问题,提出一种基于改进的快速探索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)的路径规划算法。在分析USV运动数学模型和经典RRT算法的基础上,将USV的运动数学模型融合到RRT算法中,预报两个任务点之间的路径曲线和距离;针对RRT算法随机性的特点,设计RRT路径优化算法,删除冗余路径点,得到优化路径;最后利用改进遗传算法,确定多任务点的访问顺序,生成多任务点路径,节省USV巡航路径距离。仿真结果证明,在多任务点及多障碍物存在的条件下,该方法能够确定一条合理的路径,具有一定的实际意义。展开更多
文摘为解决四自由度(4 degree-of-freedom,4-DOF)无人水面船在动态不确定性和外部扰动下的路径跟踪问题,提出一种基于有限时间积分视线(finite-time integral line-of-sight,FT-ILOS)制导的自适应神经网络路径跟踪控制方法。在视线(line-of-sight,LOS)制导框架下,利用有限时间理论,引入积分机制和新的制导机制,实现船舶位置跟踪误差的有限时间收敛,且避免制导积分项引起的饱和风险。基于反步控制法设计框架,结合FT-ILOS制导方法,利用自适应神经网络逼近复合扰动项,利用虚拟参数学习技术解决“维数灾难”问题,同时利用动态面控制技术降低计算复杂度。为减少执行器响应频率和磨损,在控制律与执行器之间建立周期事件触发协议。通过李雅普诺夫稳定性分析证明闭环控制系统中所有信号均有界,通过MATLAB仿真对比实验验证所提控制方法的有效性和鲁棒性。
文摘针对无人水面艇(unmanned surface vehicle,USV)自主航行过程中的避障与遵守海事交通规则之间潜在的冲突问题,设计基于生物启发神经网络并且遵守《1972年国际海上避碰规则》(Convention on the International Regulations for Preventing Collisions At Sea,1972,COLREGs)的实时避障路径规划方法。运用STM32嵌入式平台搭建包括超声波、红外激光、陀螺仪和GPS传感器的小型USV水面环境感知硬件架构,将多传感器输出的动态环境信息通过栅格地图映射到二维神经网络中。USV根据神经网络活性势图自动规划通向目标点的无碰撞路径。通过多种船舶航行交汇局面的实验,证明该方法既安全又符合COLREGs的要求。
文摘为研究避碰规则、无人水面艇(unmanned surface vessel,USV)运动学特点和海上交通复杂度等因素约束下的USV自主避碰技术,在分析初始动态窗口法的基础上,考虑《国际海上避碰规则》(International Regulations for Preventing Collisions at Sea,COLREGs)关于避碰行动时机、避让幅度、复航时机等方面的要求,建立融合避碰规则的动态窗口模型,设计融合避碰规则的动态窗口法。通过对比仿真实验验证该方法的可行性和有效性,具有一定的现实意义。
文摘为解决多障碍物环境下水面无人艇(unmanned surface vehicle,USV)多任务点路径规划问题,提出一种基于改进的快速探索随机树(rapidly-exploring random tree,RRT)的路径规划算法。在分析USV运动数学模型和经典RRT算法的基础上,将USV的运动数学模型融合到RRT算法中,预报两个任务点之间的路径曲线和距离;针对RRT算法随机性的特点,设计RRT路径优化算法,删除冗余路径点,得到优化路径;最后利用改进遗传算法,确定多任务点的访问顺序,生成多任务点路径,节省USV巡航路径距离。仿真结果证明,在多任务点及多障碍物存在的条件下,该方法能够确定一条合理的路径,具有一定的实际意义。
