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申请/专利权人：哈尔滨工程大学

摘要：本发明提供一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，包括：步骤1：建立欠驱动无人艇的编队模型；步骤2：设计纯方位角的欠驱动无人艇编队的控制器；步骤3：验证基于纯方位角的欠驱动无人艇编队控制策略的稳定性。本发明仅通过视觉和惯性传感器实现欠驱动无人艇的编队控制，避免使用通信网络和定位传感器，以实现拒止环境下的控制应用。

主权项：1.一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，其特征在于，步骤如下：步骤1：建立欠驱动无人艇的编队模型；无人艇编队中第i个欠驱动无人艇的运动学模型如下： 其中pi＝xi,yi和ψi分别代表第i个欠驱动无人艇在大地坐标系下的位置和艏摇；ui,vi,ri分别代表在艇体坐标系下的前进、横荡艏摇的速度；第i个欠驱动无人艇的运动型模型表示如下： 其中miu,miv,mir代表欠驱动无人艇的惯性质量，fiu,fiv,fir表示由科里奥利力、向心力和水动力阻尼力组成的不确定项；τiud,τivd,τird表示由风浪引起外部干扰，τiuτir表示欠驱动无人艇在前进艏摇方向上的控制力矩；通过定义合成速度可以将运动学模型化简为： 其中用ψiw＝ψi+βi表示航向角，βi＝atanviui表示侧滑角；因此可以得到ui＝Uicosβi进一步得到如下等式： 将其带回欠驱动无人艇的运动型模型可得： 通过将欠驱动无人艇模型分为位置子系统和姿态子系统可以得到位置子系统如下： 其中表示包含模型不确定和外界干扰的非线性项；pi＝colxi,yi和ξψi＝colcosψiw,sinψiw分别表示欠驱动无人艇的位置和转移向量；姿态子系统如下： 其中定义编队信息为G,p，其中G为编队中的通信关系，表示单艇的位置信息，并且定义ψ＝colψ1,...,ψn为单艇的艏摇角；定义编队中的方位向量如下： 其中表示边向量，其对应的正交投影矩阵为并且满足基于目标方位信息定义目标编队为G,p*；定义方位拉普拉斯矩阵如下： 其中表示第i艘艇是第k条边的头部，表示第i艘艇是第k条边的尾部，将方位矩阵划分成如下矩阵形式： 其中通过假设方位矩阵满足无穷小刚性矩阵，因此得出Bff是满秩的，因此跟随者的目标位置表示为相应地，每个跟随者的期望艏摇角可以表示为然后将跟踪误差定义为： 步骤2：设计纯方位角的欠驱动无人艇编队的控制器；通过设计辅助变量分别设计两个子系统的虚拟控制律如下： 式中表示第i个欠驱动无人艇的方位向量集，uc代表领导者的速度，kP，kI和kψ代表控制增益；通过定义虚拟跟踪误差和得到动力学系统的一阶导数形式如下： 通过径向基神经网络估计连续的不确定项如下： 其中φiι＝||col||Hiι||,1||；通过用估计ζiι，并结合最小参数学习法设计自适应律如下： 其中和表示正参数；设计纯方位分布式编队控制律如下： 将控制律以矩阵形式表示为： 步骤3：验证基于纯方位角的欠驱动无人艇编队控制策略的稳定性。

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