基于滑模自抗扰的无人水面艇路径跟踪控制研究的开题报告.docx

基于滑模自抗扰的无人水面艇路径跟踪控制研究的开题报告
一、选题背景及研究意义：
无人水面艇作为水下探测、巡逻和测绘等领域的重要装备，其自主控制技术和路径跟踪控制技术愈发受到人们的关注。目前，水面自主控制和路径跟踪控制依然面临着许多挑战，在难以确定运动模型、风浪干扰等恶劣环境中控制精度问题凸显，因此探究滑模自适应控制在无人水面艇中的应用价值具有很强的现实和理论意义。
二、研究内容：
1.无人水面艇的建模和运动方程分析；
2.基于滑模自抗扰控制的水面艇路径跟踪控制模型设计；
3.针对滑模自抗扰技术在水面艇中的应用特点，从控制系统结构、优化算法等方面展开深入研究；
4.仿真分析及实际试验验证。
三、研究意义：
1.对无人水面艇的运动控制和路径规划具有较强的指导作用，提高了无人艇的精度和稳定性；
2.探究滑模自适应控制在水面艇中的应用，扩展了滑模自适应控制技术的应用领域；
3.为国家科技的发展提供技术支持和人才培养；
4.推动我国无人船舶技术的发展。
四、研究基础和可行性：
本研究主要涉及滑模自适应控制和无人水面艇的控制技术，前者已有较为成熟的理论基础和实际应用基础，后者则在基础研究和实践应用方面均有较深入的研究。因此，本研究具有较强的基础和可行性。
五、研究方法和步骤：
1.对无人水面艇的运动方程和控制问题进行详细研究；
2.针对滑模自适应控制技术中的双重滑模控制和自抗扰控制进行深入理论研究；
3.设计滑模自适应控制器，并通过仿真验证；
4.在实际无人水面艇上进行测试实验，并对实验结果进行分析和评价。
六、预期研究结果：
1.研制出一套基于滑模自适应控制的无人水面艇控制系统；
2.实现无人水面艇的路径跟踪控制；
3.基于实际试验数据进行模型参数优化和算法改进；
4.对比实验结果与其它现有控制方法，评估该方法的控制精度和稳定性；
5.提出未来工作的展望和建议。
七、进度安排：
1.第一年：无人水面艇的建模和运动方程分析；
2.第二年：基于滑模自抗扰控制的水面艇路径跟踪控制模型设计；
3.第三年：仿真分析及实际试验验证。
八、参考文献：
1.李年祥.滑模控制的理论与应用[M].北京:科学出版社,2002.
2.陈舟,郑芬芳.实用滑模控制基础[M].北京:清华大学出版社,2008.
3.邢青松,闫永强,赵金林.基于自适应滑模控制的船舶路径跟踪控制系统[J].自动化学报,2014,40(2):319-329.
4.王林,刘玉清.海洋水文船自动路径规划与跟踪控制设计[J].海洋技术学报,2011,30(6):22-27.