海上自主水面船的无碰撞自动停泊通过安全认证的主动干扰排斥控制
Haodong Liu1, Zhouhua Peng1, Nan Gu1
1School of Marine Electrical Engineering, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China; State Key Laboratory of Maritime Technology and Safety, Dalian, China; Dalian Key Laboratory of Swarm Control and Electrical Technology for Intelligent Ships, Dalian 116026, China.
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|March 21, 2024
概括
本研究引入了一种安全认证的主动干扰排斥控制 (ADRC) 方法,用于自动船泊. 这种方法可以确保避免碰撞,并在狭窄的水域稳定航行,即使有干扰.
科学领域:
- 海上自主地表船 (MASS) 在海上自主地表船 (MASS)
- 机器人和控制系统 机器人和控制系统
- 海洋工程 海洋工程
背景情况:
- 在狭窄水域的自主航行存在因障碍和环境干扰而带来的挑战.
- 现有的控制方法可能无法充分解决海上自主水面船 (MASS) 的安全和稳定性要求.
研究的目的:
- 开发一项安全认证的控制方法,用于MASS在封闭水域的自动泊位.
- 确保避免与静态和动态障碍物以及海岸线发生碰撞.
- 为了实现精确的位置和方向稳定,尽管模型不确定性和海洋干扰.
主要方法:
- 建议采用安全认证的活性干扰排斥控制 (ADRC) 方法.
- 扩展状态观察者 (ESO) 使用强大的精确区分器 (RED) 估计不确定性和干扰.
- 输入到状态安全的高阶控制屏障功能确保避免碰撞.
- 约束式二次编程 (QP) 优化控制信号和推进器命令.
主要成果:
- 拟议的方法可以实现自动停泊,保证避免碰撞.
- 该系统在各种约束和干扰下实现稳定的位置和方向控制.
- 闭环系统的输入到状态稳定性在理论上已经得到证实.
结论:
- 安全认证的ADRC方法对于MASS的自动泊位是有效的.
- 该方法提高了在复杂环境中自主船舶操作的安全性和可靠性.
- 模拟结果验证了拟议的控制策略的性能和稳定性.
