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欠驱动无人船运动控制方法研究的开题报告
开题报告
论文题目：欠驱动无人船运动控制方法研究
一、选题背景
无人船作为一种新型的海洋探测技术，受到众多研究者的关注。目前，许多国内外研究机构已经开始研究无人船的自主控制技术。在无人船的运动控制中，动力装置和控制算法是关键的两个方面，而欠驱动无人船在动力装置上具有一定的优势。欠驱动动力装置减少了控制机构的数量和动力需求，降低了船体重量，提高了运动自由度。然而，欠驱动结构也带来了控制复杂性的挑战。因此，研究欠驱动无人船的运动控制方法具有重要的理论和应用意义。
二、研究意义
欠驱动无人船作为一种新型的无人船结构，具有一些传统动力装置所没有的优点。因此，研究欠驱动无人船的运动控制方法，可以深入探究欠驱动无人船的优越性，并为无人船的自主控制技术提供一个完整的解决方案。此外，欠驱动控制方法在其他机器人系统中的应用也具有一定的普适性。因此，本次研究对于学术界和工业界都具有很大的实际价值和应用前景。
三、研究内容与方法
1、欠驱动无人船模型建立
本研究实验采用LQR算法来控制欠驱动无人船的运动，因此需要建立欠驱动无人船的数学模型。以典型的鱼雷型无人船为研究对象，进行建模，并附上公式推导过程。
2、LQR控制算法研究
LQR方法是线性系统控制中的一种优化控制方法，具有简单、稳定、鲁棒等优点。在本研究中，我们将LQR方法用于欠驱动无人船的自主运动控制，并研究其控制效果。
3、仿真与实验验证
在研究过程中，我们通过仿真的方式验证LQR算法的有效性，并且进行实验验证。在实验中，我们使用典型鱼雷型无人船模型验证LQR算法的正确性和可靠性，并对仿真和实验结果进行分析和讨论。
四、预期成果
1、基于LQR算法的欠驱动无人船运动控制模型，以及详细的推导过程。
2、对LQR算法和欠驱动控制方法的分析和比较，评估LQR算法在欠驱动无人船控制中的优劣性。
3、仿真结果和实验结果的对比分析，探究LQR算法在欠驱动无人船控制中的有效性和实用性。
五、进度安排
时间节点研究内容
5月-6月欠驱动无人船模型建立及LQR算法研究
7月-8月欠驱动无人船控制方法仿真及实验
9月-10月研究结果分析及论文撰写
11月-12月论文修改及答辩准备
六、存在的问题
1、欠驱动无人船的运动状态较为复杂，需要建立精确的运动控制模型，建模难度较大。
2、LQR算法需要设计和确认控制器参数，具体参数的设置需要较为精细。
3、实验平台需要配备相应的配套设施，对于实验环境的要求较高。
七、参考文献
[1]何宇威,宋晓聪.基于欠驱动无人船的轨迹跟踪控制策略[J].控制与决策,2018,33(1):55-60.
[2]姜涛,周慧敏.欠发动架无人艇鲁棒控制研究及仿真[J].北京理工大学学报,2008,28(6):610-614.
[3]赵遥遥,苗玉艳.基于模型预测控制的欠驱动无人船控制[J].自动化技术与应用,2014,33(2):46-49.