在现代航海技术领域,无人船和无人艇的研发与应用备受瞩目,它们利用先进的自动化控制技术,可以减少人员需求,提高海上作业的效率和安全性。无人船的路径跟踪控制是实现自主航行的关键技术之一,它需要依赖精确的导航算法和控制策略以确保船只能够按照预定路径行驶。 在路径跟踪控制的研究中,Fossen模型是一个经典的基于动力学的模型,它为无人船的运动模拟提供了理论基础。Fossen模型通过考虑到船体的动力学特性,如质量、惯性、流体动力以及作用在船体上的外力等因素,能够更准确地预测船只在水面上的行为。 为了提高路径跟踪的准确度和适应性,研究者们提出了基于观测器的直线前方观测(Line of Sight,LOS)制导技术,并结合反步法(backstepping)控制策略。LOS制导技术通过实时计算船只当前位置与目标路径之间的视线方向,使船只能够直线驶向目标点。然而,实际操作中存在着各种不确定性和干扰,因此需要实时估计和补偿这些干扰,以保证制导的精度,这正是观测器技术所擅长的。 反步法是一种自适应控制技术,它能够处理系统的不确定性,并提供一种系统化的设计方法来确保系统的稳定性和跟踪性能。通过逐步反向设计控制器,反步法能够设计出一系列中间虚拟控制量,并最终得到实际的控制输入,从而实现对系统状态的精确控制。 ELOS+(Enhanced Line of Sight plus)是一种改进的LOS制导策略,它结合了观测器技术和反步法控制,以提升无人船在复杂海洋环境中的导航能力。ELOS+不仅能够处理船只动力学模型的非线性特性,还可以有效应对环境干扰和测量误差,确保船只能够更加稳定和安全地沿着预定路径行驶。 在技术实现方面,Matlab和Simulink环境为无人船路径跟踪控制策略的仿真提供了强大的工具。Matlab作为一种高级的数学计算软件,拥有强大的矩阵运算能力和丰富的数学工具箱,适用于复杂的算法开发和数据分析。Simulink则是Matlab的一个附加产品,它提供了一个图形化的仿真环境,允许研究人员构建动态系统的模型,并模拟它们的实时行为。 通过使用Matlab和Simulink进行仿真,研究人员可以对路径跟踪控制策略进行设计、测试和验证,而不必在实际海况中进行试验,这样不仅节省了成本,还降低了风险。仿真结果可以帮助研究者优化控制算法,提高无人船的路径跟踪性能。 无人船和无人艇的路径跟踪控制技术,特别是基于Fossen模型和结合观测器的LOS制导以及反步法控制的ELOS+策略,在确保无人船自主安全航行方面扮演着至关重要的角色。而Matlab和Simulink在这一领域的应用,为相关技术的创新和实际应用提供了有力支持。随着控制算法和仿真技术的不断发展和完善,未来无人船技术将更加成熟,能够在更广泛的海域执行更多的任务。
2025-04-20 16:24:00 80KB matlab
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这段MATLAB代码实现了三维空间中的比例导引算法,旨在模拟一个跟踪器对移动目标的追踪过程。代码通过动态计算和更新跟踪器的位置,使其能够有效地接近指定目标。 ## 主要功能 1. **初始化**: - 设置时间步长(`tt`)和比例缩放因子(`sm` 和 `st`)以控制跟踪器与目标之间的动态关系。 - 初始化目标的位置和速度信息。 2. **状态转移矩阵**: - 使用状态转移矩阵(`F`)描述目标的位置和速度变化,模拟目标的运动轨迹。 3. **主循环**: - 在每个时间步内,更新目标位置,根据设定的S型轨迹,计算当前位置与目标位置之间的距离。 - 计算与目标位置相关的角度和变化量,并在每个时间步更新跟踪器的角度、角速度和位置。 - 通过三角函数和几何关系,确保跟踪器朝着目标移动。 4. **结束条件**: - 当跟踪器与目标之间的距离小于设定阈值时,循环将终止,表示成功追踪目标。 5. **结果可视化**: - 最后,代码通过三维图形展示了跟踪器和目标的运动轨迹,使得用户可以直观地观察到比例导引的效果。
2025-04-14 15:20:58 4KB matlab 比例导引
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六自由度仿真,导航制导与控制,比例导引,法向过载控制
2025-01-03 10:30:02 41KB 导航制导与控制 比例导引
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以打击地面运动目标为研究对象,提出了一种带落角约束的滑模变结构制导律。通过将目标视为参照原点,
从而将定常速度打击运动目标的问题转化为时变速度打击固定目标的问题。在此模型基础上,进一步分析得到了打
击运动目标的稳定状态条件。结合该稳定状态及落角约束条件,利用滑模变结构理论设计得到该制导律。仿真结果
表明,该制导律可以对运动目标实现全向打击并且具有良好的制导性能。
2024-04-20 00:32:52 1.46MB
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视网膜-视皮层映射模型在红外成像制导系统中的应用研究,王立,张科,视网膜-视皮层映射是生物主动视觉的生理基础之一,本文以Schwartz提出的log-polar映射模型为基础,结合生物视觉的大小视场系统,提出了
2024-01-15 14:29:31 438KB 首发论文
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第一章引言 第二章惯性导航技术基础 第三章惯性器件及测试 第四章惯性器件的测试及设备环境要求 第五章动力调谐陀螺 第六章光学陀螺仪 第七章硅微机械陀螺仪 第八章陀螺仪的测试、标定与补偿 第九章陀螺仪随机漂移的分析及建模 第十章加速度计的测试与标定 第十一章惯导系统的误差测试和性能标定方法
2023-02-19 15:02:36 10.53MB 导航 制导 陀螺
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多导弹系统的三维协同制导
2023-02-07 11:06:54 1.56MB 研究论文
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通过理论分析 指出可用于激光半主动寻的制导的激光编码方式主要有脉冲间隔调制 PIM 和脉冲宽度调制 PWM 通过分析和研究现有的国内外许多激光编码及其特点 提出 了一种PIM 编码与PWM编码混编的新型编码思想 并给出了具体的编码方法 最后给出了 激光编码的发展趋势 ">通过理论分析 指出可用于激光半主动寻的制导的激光编码方式主要有脉冲间隔调制 PIM 和脉冲宽度调制 PWM 通过分析和研究现有的国内外许多激光编码及其特点 提出 了一种PIM 编码与PWM编码混编的新型编码思想 并给出了 [更多]
2022-12-20 17:10:01 277KB 激光编码
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通过将用户友好的飞机建模与快速空气动力学分析相结合,该程序直观地描述了各种设计参数如何影响飞机的飞行方式。该程序还从以下开源软件中获得附加功能: • DATCOM 绘图插值函数 • AVL 输入/输出函数 • NACA456 – Ralph Carmichael (PDAS) – 计算 NACA 6 系列翼型纵坐标 除了每次调整飞机模型时都会更新的内置线性化稳定性近似值外,该程序还与以下软件接口以进行更高级的分析
2022-12-19 12:19:00 8.89MB 航空航天制导导航飞行器设计软
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研究了智能鱼雷控制系统多通道控制算法的实现和设计问题。为使自适应控制理论在鱼雷制导控制系统中实现最佳控制效果和性能,设计了并联参考模型自适应鱼雷制导控制系统。自适应控制理论能准确实时调整控制加权系数,实现系统自身性能与外界信息的匹配和沟通,达到最佳性能,并有效应用于智能鱼雷的控制平台中。提出了一种基于自适应控制理论的鱼雷制导控制多通道加权算法,根据自适应多通道加权控制律,确定误差补偿器,使系统的稳态误差限定在较小范围内;推导出控制系统的状态方程,选取等效控制律参考模型设计自适应控制算法,并完成控制系统的硬
2022-12-17 22:55:59 1.17MB 工程技术 论文
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