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欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制的任务书
任务题目：欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制
任务背景：
在水面航行的船舶中，欠驱动船舶是指具有一定的自主控制能力，但是需要外部配置一定的线性或非线性控制算法，才能实现特定的路径跟踪系统。因此，欠驱动船舶的路径跟踪控制是航海与控制领域的重要研究方向之一。以往的路径跟踪控制算法都是基于线性模型或线性化处理的非线性模型，但是在实际的水面船舶中，非线性项会更加明显，线性方法控制欠驱动船舶容易发生失控的情况。因此，需要使用非线性自适应控制的方法，来提高欠驱动船舶的路径跟踪性能。
任务内容：
本次任务需要设计一种非线性自适应控制方法，用于欠驱动水面船舶的路径跟踪。具体的任务内容如下：
1.根据水面船舶的动力学模型，建立欠驱动船舶的非线性状态空间模型。
2.设计一种基于自适应控制算法的欠驱动船舶路径跟踪控制器，该控制器需要具备自适应调节参数的功能，能够对未知干扰和参数变化进行自适应调节。
3.使用仿真实验对所设计的欠驱动船舶路径跟踪控制器进行验证。在仿真实验中，需要考虑欠驱动船舶的动力学特性、海况干扰以及其他外部干扰的影响，验证所设计的控制器在各种条件下的控制性能。
4.根据实验结果对所设计的欠驱动船舶路径跟踪控制器进行评价，并提出进一步改进的控制策略。评价指标包括控制精度、控制稳定性和控制器鲁棒性等。
任务要求：
1.熟悉欠驱动水面船舶的动力学特性以及路径跟踪控制相关的知识。
2.具备动力学模型建模、自适应控制算法设计和仿真实验仿真的能力。
3.任务结果应包括仿真实验的代码和仿真结果。
4.任务报告需要包括任务背景、研究问题、方法设计、仿真实验、结果分析和改进方案等内容。报告应有逻辑清晰、表述准确、实事求是、条理分明等特点。
参考文献：
1.Cao,Y.,Yan,X.,Xu,J.,&Li,J.(2018).Nonlinearadaptivecontrolforpathfollowingofunderactuatedsurfacevesselwiththrusterdynamics.IEEETransactionsonControlSystemsTechnology,26(2),581-588.
2.Chen,M.,&Chen,Y.Q.(2015).Nonlinearadaptivecontrolofunderactuatedshipswithvelocityestimation.Automatica,51,197-204.
3.Niu,H.,&Chen,Y.Q.(2019).Adaptivebacksteppingcontrolforpathfollowingofunderactuatedshipswithasymmetricinertiaandthrusterdynamics.OceanEngineering,184,211-223.