舰船导航机器人的自动控制研究

摘要

传统控制方法过分依赖于机器人运动力学,在流动海平面上容易出现偏航,为了解决这个问题,提出了舰船导航机器人的自动控制研究。使用激光雷达辨识障碍物边缘和轮廓信息,通过构建直角坐标系,确定目的地的位置信息。设计最优反馈控制器结构,构建最优控制函数,结合线性二次最优控制理论,使反馈最优控制函数值取得最小值,获取舰船导航机器人的自动控制规律,使系统控制具有动态响应性能。采用动态窗口法控制导航机器人避障功能,构建运动学模型,将输入偏差信号转换为论域上的点,通过设定合理阈值实现控制器平滑切换,推导出运动轨迹方程,实现对导航方向的自动控制。实验结果表明,该方法能够按照既定路线精准避障,角度偏差控制在-5°~5°范围内,位移偏差x,y,z方向分别控制在0~0.25 m,-1.0~0 m,-0.25~0 m范围内,能够达到自动精准控制的目的。