Bスプライン補間を用いた逐次軌道計画とモデル予測制御を併用した船舶の運動制御

摘要

In this paper, we discuss the motion control of underactuated ocean vehicles by using trajectory planning and trajectory tracking control. Important factors which greatly affect the control performance are their model errors, disturbances, obstacles, and actuator constraints. To solve these problems, we attempt to apply the B-spline interpolation method for trajectory planning and model predictive control for trajectory tracking control. We propose a new online control algorithm for the underactuated ocean vehicles and evaluate the performance of the proposed algorithm by numerical case studies.%水上を航行するほとんどの船舶は，プロペラと舵のみrnを制御入力として有し，船体横方向には推進力を持たなrnい．このように，入力の数が一般化座標の数よりも少なrnいシステムを劣駆動システムといい，制御が困難であるrnことが知られている［1]. また，船舶は海流や波，風などrnの外乱の影響を絶えず受け，陸地や岩礁，他の船舶などrnの障害物と遭遇するといった困難な状況下で航行しなけrnればならない．さらに，積荷の有無や燃料の減少などにrnより船体重量が変動することで，流体係数などの物理パrnラメータが変動しやすいというモデル誤差の影響に加えrnて，アクチュエータの物理的制約が存在するという特徴rnを持つ．以上の様々な特徴により，船舶の制御は非常にrn困難であるといえる．