定位控制
-
基于PID与LOS算法的船舶轨迹跟踪仿真系统
本项目旨在MATLAB环境中构建一个高精度的船舶运动控制仿真平台，专注于实现船舶在受到风浪流等外部环境干扰下的自动轨迹跟踪与定点控制。系统首先建立包含纵荡、横荡和艏摇三个自由度的船舶运动数学模型（如Fossen模型或MMG模型），并集成了随机波浪、海风和洋流的干扰模型以模拟真实的海洋航行环境。项目的核心功能在于设计并实现基于PID（比例-积分-微分）原理的运动控制器，包括用于保持航向的艏摇角控制器和用于维持速度的纵向速度控制器。系统采用视线制导（LOS）算法将几何路径转化为实时的期望航向信号，通过计算船舶当前状态与预定航线之间的位置偏差和航向偏差，PID控制器实时输出修正后的舵角指令和推进器转速指令，驱动船舶克服环境阻力并沿着预设的航路点（Waypoints）序列航行，最终精确到达并在预定目标位置保持动态定位。此外，项目包含完整的数据可视化模块，能够动态绘制船舶在平面坐标系中的航行轨迹，展示航向角、速度、位置误差随时间的变化曲线，以及控制输入量的响应情况，为评估控制策略的鲁棒性和稳态误差提供量化依据。
