研究论文-基于LOS法的自航模航迹跟踪控制算法实现.pdf
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2019-08-07
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DOI: 10.11991/yykj.201706005
网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/23.1191.U.20170727.0716.002.html
基于LOS法的自航模航迹跟踪控制算法实现
韩鹏
1
，刘志林
1
，周泽才
2
，唐昊
1
，班良
1
，郝留磊
2
1. 哈尔滨工程大学 自动化学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2. 哈尔滨工程大学 船舶工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
摘 要：为解决实验室环境下的小型自航模能快速、准确、稳定地实现航迹跟踪问题，利用视线法(line of sight, LOS)将自航
模的位置跟踪问题转化为自航模的航向控制问题，通过PID控制器，使自航模的航向角收敛于期望航向角，从而使自航模
不断驶向期望航向点。通过设置不同的期望航向点，实现自航模航迹跟踪控制。之后通过MATLAB对其进行仿真研究，
验证了其可行性。最后将其用于实验室环境下的自航模航迹跟踪，得到了良好的效果，进一步验证了其工程实用性。
关键词：自航模；航迹跟踪；航向控制；视线法；MATLAB仿真；PID控制器；期望航向点
中图分类号：TP273 文献标志码：A 文章编号：1009−671X(2018)03−0066−05
Path tracking control algorithm based on LOS method for surface self-
propulsion vessel
HAN Peng
1
, LIU Zhilin
1
, ZHOU Zecai
2
, TANG Hao
1
, BAN Liang
1
, HAO Liulei
2
1. College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
2. College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
Abstract: Aiming at the small self-propelled model in the laboratory environment, the paper discussed how to realize
the path tracking quickly, accurately and stably. The problem of path tracking of the self-propelled model was
transformed into the heading control problem of the self-propelled model by the Line of Sight algorithm. Via the PID
controller, the heading angle of the self-propelled model converged to the desired course angle, so that the self-propelled
model continuously headed towards the desired course point. By setting different expected heading points, the path
tracking control of the self-propelled model was realized. Subsequently, through the MATLAB simulation, the
feasibility was verified. Finally, the algorithm was used for the path tracking of the self-propelled flight in the laboratory
environment, a good effect was obtained and the engineering practicability was further verified.
Keywords: surface self-propulsion vessel; path tracking; heading control; LOS algorithm; MATLAB simulation; PID
controller; expected heading point
船舶的航迹跟踪控制，是近年来船舶自动控
制领域涌现出来的一个热门课题。目前，国外对
无人艇航迹跟踪的研究中有Do等
[1-3]
根据反步法
(backstepping)以及输出重定义等方法得到了全
局、一致并以指数趋近稳定的反馈控制律和船舶
的航迹状态；国内对于船舶的自主航迹跟踪研究
也较多，具有代表性有李铁山等
[4]
利用自适应积
分反演技术、耗散理论以及输入输出线性化等方
法对船舶的直线航迹跟踪控制系统设计了非线性
控制器。这类控制器一般对被控模型的参数有较
高的要求，而在实际的控制应用中，很难准确地
辨识出模型的各项参数，导致这一方法在很多应
用中无法具体实施。
本文采用的视线(line-of-sight, LOS)算法是自
航模航迹跟踪控制的理论基础，该算法通过简单
的推导得出自航模跟踪期望航向点所需要的航向
角，结合PID控制器，消除航向角偏差，使自航模
的当前航向角收敛于期望航向角，以便自航模能
够航行在期望航迹线上并且不断向目标航向点靠
近，最终行驶到目标航向点，完成对目标点的跟
踪控制
[5]
。
收稿日期：2017−06−07. 网络出版日期：2017−07−27.
基金项目：国家自然科学基金项目(51379044).
作者简介：韩鹏(1997−)，男，本科生；
刘志林(1977−)，男，副教授，博士.
通信作者：韩鹏，E-mail：[email protected].
第 45 卷第 3 期
应 用 科 技
Vol.45 No.3
2018 年 6 月
Applied Science and Technology
Jun. 2018
资源评论
我要WhatYouNeed2023-07-25该文件对自航模航迹跟踪控制算法进行了详细研究，对相关领域的研究人员具有较高的参考价值。
萌新小白爱学习2023-07-25作者在论文中提供的实验结果有力地证明了该算法的有效性和可行性。
武藏美-伊雯2023-07-25这篇论文对自航模航迹跟踪控制算法提供了新的思路和方法，对于验证和改进现有算法具有重要的意义。
曹多鱼2023-07-25这篇研究论文提出的基于LOS法的自航模航迹跟踪控制算法实现独具创新，值得一读。
白绍伟2023-07-25文章内容系统且条理清晰，对自航模航迹跟踪控制算法实现进行了深入分析，对读者有很大的启发作用。
