基于模糊PID的无人水面艇直线路径跟踪

杨 钊,王建华,吴玉平

(上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室,上海201306)

基于模糊PID的无人水面艇直线路径跟踪

杨 钊,王建华,吴玉平

(上海海事大学航运技术与控制工程交通行业重点实验室,上海201306)

针对固定参数PID方法在无人水面艇直线路径跟踪控制中出现的大迴转问题,提出一种基于模糊PID的直线路径跟踪方法。在系统中增加模糊推理模块,利用航向与跟踪直线之间的偏差角以及无人艇位置与跟踪直线之间的距离误差,根据模糊推理的方法动态地调整PID参数。通过PID控制器实时调整左右两侧推进电机的输入电压,实现对给定直线路径的自主跟踪。仿真结果表明,在初始航向偏差角较大时,该方法克服了采用固定参数PID控制方法时出现的大迴转现象;在初始航向偏差角较小时,该方法在超调量以及调节时间方面的直线跟踪性能优于固定参数PID控制方法。

无人水面艇;直线路径跟踪;模糊推理;PID控制器;距离偏差;角度偏差

1 概述

无人水面艇(Unmanned Surface Vessel,USV)是一种可以在复杂海洋环境中执行各种任务的智能化无人平台[1],它可以代替人类在海洋中完成一些危险任务。20世纪90年代,国外关于USV的研究项目大量出现[2],美国和以色列等国家在这方面处于领先地位[3-5],例如美国的“Spartan”,以色列的“Protector”,它们既能自主航行也可遥控操纵,装备有摄像机、导航雷达、GPS等设备。在民用方面,麻省理工(MIT)的AUV实验室在海洋基金项目资助下研发了一系列的水面机器人,用于各种不同的任务。……