考虑网络时延和扰动的无人船路径跟踪控制

周杏伟; 胡文山; 刘国平; 雷忠诚

doi:10.13873/J.1000-9787(2025)03-0067-04

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考虑网络时延和扰动的无人船路径跟踪控制

设计与制造 | 更新时间：2025-09-11

- 考虑网络时延和扰动的无人船路径跟踪控制
- 暂无标题
- 传感器与微系统 2025年第3期页码：67-70+75
- 作者机构：
  
  1. 武汉大学电气与自动化学院
  2. 南方科技大学控制科学技术中心
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(62173255,62188101,62073247,62103308)
- DOI：10.13873/J.1000-9787(2025)03-0067-04
  中图分类号： U664.82
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
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周杏伟, 胡文山, 刘国平, 等. 考虑网络时延和扰动的无人船路径跟踪控制[J]. 传感器与微系统, 2025,(3):67-70+75.
周杏伟, 胡文山, 刘国平, 等. 考虑网络时延和扰动的无人船路径跟踪控制[J]. 传感器与微系统, 2025,(3):67-70+75. DOI： 10.13873/J.1000-9787(2025)03-0067-04.

DOI：

摘要

针对无人船(USVs)在网络时延、数据包丢失和环境扰动条件下的路径跟踪控制问题，提出了一种改进的模型预测控制(MPC)方法，以提升系统的鲁棒性和稳定性。通过在传统运动学模型中引入速度扰动和角速度扰动项，准确反映复杂海洋环境对无人船的运动影响。构建了包含网络时延和数据包丢失的扩展系统模型，将网络不确定性纳入控制器设计中，应用时延补偿策略和鲁棒性设计，提前调整控制输入以抵消网络不确定性的影响。仿真结果显示，所设计控制器在路径跟踪精度上显著优于未考虑时延补偿的控制器，平均跟踪误差降低约70%

最大误差减少约24%。控制系统在应对环境扰动时，表现出较强抵抗力。研究证明了在无人船路径跟踪中，考虑网络和环境不确定性的必要性，为提升无人船在复杂环境中的自主导航能力提供了有效方案。

Abstract

关键词

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