欠驱动水面艇自主航行过程最小风险协调控制研究

项目名称： 欠驱动水面艇自主航行过程最小风险协调控制研究

项目编号： No.51379044

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 水利工程

项目作者： 刘志林

作者单位： 哈尔滨工程大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 现有水面艇要实现航向、位置的直接控制，需要调节推力角度和推力大小2个输入来同时控制水平面3个自由度运动，因此水面艇属于欠驱动系统。在欠驱动水面艇自主航迹跟踪中，面临巨大的风险性，当海面出现静态或动态障碍时，在临近障碍的最后段，水面艇常常航行在"风险的边缘"，出现"舭缘行走"、"螺旋摆荡"、"随浪横甩"等极端航行情况，会造成水面艇失速、偏航甚至倾覆。将航迹风险结合到航迹控制中，基于实时风险最小准则在线规划航迹提高规避能力，并利用耦合协调控制增强航迹跟踪系统稳定性和跟踪机动航迹的能力，是降低风险性的可行途径之一。本课题充分考虑欠驱动水面艇的高风险航迹控制问题，设计风险分析、航迹规划、航迹和运动姿态控制的一体化框架。基于风险多特征量进行非线性评估，以评估得到的风险函数作为优化指标进行航迹在线规划，设计航迹跟踪和运动姿态协调分布预测控制，提高跟踪实时规划航迹能力，实现兼顾控制精度和风险最小的目的。

中文关键词： 欠驱动水面艇；风险分析；航迹跟踪；运动控制；协调控制

英文摘要： Most surface ships are not equipped with lateral propulsion equipment, relying solely on the vertical propulsion device (propeller or jet propulsion) and steering the complex motion of the ships on the horizontal plane within three degrees of freedom, thi

英文关键词： underactuated surface vessel；security analysis；tracing；motion control；coordinated control