水面无人船舶航迹跟踪控制的级联反步法仿真

资 源 简 介

水面无人船舶航迹跟踪控制的级联反步法仿真

详 情 说 明

无人船舶的航迹跟踪控制是当前海洋智能装备领域的研究热点之一。级联反步法作为一种经典的非线性控制方法，特别适用于处理具有多自由度耦合特性的船舶运动模型。

在航迹跟踪控制中，级联反步法通过分层设计控制器，将复杂的船舶运动控制问题分解为若干子系统。首先针对运动学层设计虚拟控制律，随后在动力学层通过逐步反推的方式构造实际控制输入。这种方法的优势在于能够系统性地处理模型非线性和耦合效应，同时保证闭环系统的稳定性。

仿真环节通常会建立包含环境干扰（如风浪流）的船舶数学模型，通过对比期望航迹与实际轨迹的收敛情况验证控制器性能。其中需要特别关注参数摄动下的鲁棒性表现，以及舵机饱和等物理约束下的控制效果。

该控制策略的仿真实现涉及船舶运动方程离散化、李雅普诺夫函数构造等关键技术点，其核心思想是通过误差的逐级反馈来渐近稳定整个控制系统。实际应用中还可结合自适应机制增强对模型不确定性的处理能力。