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【24h】

Incorporating input saturation for underactuated surface vessel trajectory tracking control.

机译：结合输入饱和度以进行欠驱动的水面船只轨迹跟踪控制。

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摘要

A Nonlinear Model Predictive Controller (NMPC) for trajectory tracking of surface vessels which takes care of input saturation is designed based on a 3DOF dynamic model. NMPC calculates the future control inputs (propeller speed and rudder angle of the vessel) based on the present state variables by optimizing a cost function. The cost function incorporates input constraints as well as state errors in determining the control inputs is exploited. The identification tests are performed in an outdoor pool on a robotic boat which has an onboard PC104 computer and a navigation sensor. The data from experiments are used to determine the six model parameters. A NMPC is designed based on the identified model to track a sine wave. The performance of the controller is demonstrated through simulations via MAT-LABs Simulink program and tested on a real robotic boat. The experimental results show for input saturation case the control inputs remain within the saturation limits in extreme maneuvers, the vessel recovers from saturation, and the vessel follows the trajectory very closely when the inputs are not saturated.
机译：基于3DOF动态模型，设计了一种用于水面航迹跟踪的非线性模型预测控制器（NMPC），该控制器负责输入的饱和度。 NMPC通过优化成本函数，根据当前状态变量计算将来的控制输入（船舶的螺旋桨速度和舵角）。成本函数在确定控制输入被利用时考虑了输入约束以及状态错误。识别测试是在具有船上PC104计算机和导航传感器的自动艇室外游泳池中进行的。来自实验的数据用于确定六个模型参数。基于识别的模型设计NMPC来跟踪正弦波。通过MAT-LABs Simulink程序的仿真演示了控制器的性能，并在真实的机器人船上进行了测试。实验结果表明，在输入饱和的情况下，控制输入在极端操纵下仍保持在饱和极限内，船舶从饱和状态恢复，并且当输入未饱和时船舶非常紧密地沿着轨迹运动。

著录项

  • 作者

    Siramdasu, Yaswanth.;

  • 作者单位

    The University of Alabama in Huntsville.;

  • 授予单位 The University of Alabama in Huntsville.;
  • 学科 Engineering Mechanical.;Engineering Robotics.
  • 学位 M.S.
  • 年度 2012
  • 页码 105 p.
  • 总页数 105
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 TS97-4;
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