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海洋监测下半潜式无人艇的自适应滑模艏向控制

吴迪 胡高令 鲁兴益 叶杰民 张丽珍

吴迪, 胡高令, 鲁兴益, 叶杰民, 张丽珍. 海洋监测下半潜式无人艇的自适应滑模艏向控制[J]. 全球定位系统, 2021, 46(3): 7-14. doi: 10.12265/j.gnss.2021011501
引用本文: 吴迪, 胡高令, 鲁兴益, 叶杰民, 张丽珍. 海洋监测下半潜式无人艇的自适应滑模艏向控制[J]. 全球定位系统, 2021, 46(3): 7-14. doi: 10.12265/j.gnss.2021011501
WU Di, HU Gaoling, LU Xingyi, YE Jiemin, ZHANG Lizhen. Adaptive sliding mode heading control of unmanned semi-submersible surveying vehicle[J]. GNSS World of China, 2021, 46(3): 7-14. doi: 10.12265/j.gnss.2021011501
Citation: WU Di, HU Gaoling, LU Xingyi, YE Jiemin, ZHANG Lizhen. Adaptive sliding mode heading control of unmanned semi-submersible surveying vehicle[J]. GNSS World of China, 2021, 46(3): 7-14. doi: 10.12265/j.gnss.2021011501

海洋监测下半潜式无人艇的自适应滑模艏向控制

doi: 10.12265/j.gnss.2021011501
详细信息
    作者简介:

    吴迪:(1984—),男,讲师,主要研究方向为控制理论与可靠性

    胡高令:(1995—),男,硕士研究生,主要研究方向为机械电子工程

    张丽珍:(1967—),女,博士,教授,主要研究方向为渔业机械和海洋智能装备

    通讯作者:

    张丽珍 E-mail:lzzhang@shou.edu.cn

  • 中图分类号: TP273

Adaptive sliding mode heading control of unmanned semi-submersible surveying vehicle

  • 摘要: 海洋是高质量发展的战略要地,海洋监测则是认识海洋、发展海洋的重要支撑技术. 随着 “一带一路”等海洋强国战略的不断实施,对海洋测量装备提出了更高的要求. 为此,利用全球定位系统/北斗卫星导航系统(GPS/BDS)组合系统和电子罗盘提供高精度位置和艏向信息,并搭载监测器件,将新型半潜式无人艇应用于海洋环境监测. 针对路线巡航中半潜式无人艇模型参数不确定和环境干扰对艏向监测的可靠性和稳定性的影响,结合滑模控制(SMC)的强鲁棒性与自适应控制的高适应性设计了一种自适应滑模控制(ASMC)方法. 理论分析和仿真实验证明,ASMC的可行性和有效性,比传统的比例微分(PD)控制具有更好的适应性和鲁棒性,而且系统瞬态性能和稳定性良好. 将设计的ASMC方法应用于实际监测中,试验结果表明:控制效果稳定,测量数据真实可靠,提高了测量效率.

     

  • 图  1  半潜式无人艇结构图

    图  2  半潜式无人艇运动模型

    图  3  ASMC结构图

    图  4  艏向跟踪图

    图  5  艏向跟踪误差图

    图  6  系统参数估计图

    图  7  控制输入

    图  8  实地试验图

    图  9  导航设置图

    图  10  试验监测图

    图  11  水质监测图

    表  1  半潜式无人艇的参数

    名称重量/kg重心高度/m吃水深/m排水量/t
    数值43.450.150.990.05
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    表  2  湖试环境参数

    天气状况风速等级浪高/m流速/(m·s−1)温度/℃
    0~20.1~0.20.0520~27
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    表  3  海试环境参数

    天气状况风速等级浪高/m流速/(m·s−1)温度/℃
    多云2~40.2~0.40.0820~27
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-15
  • 网络出版日期:  2021-07-05
  • 刊出日期:  2021-06-30

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