基于反步法的无人船航迹控制器设计及仿真开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

无人船作为一种智能化、自主化的海上运载工具，在海洋资源开发、海洋环境监测、海上搜救等领域展现出巨大的应用潜力。

航迹跟踪控制是无人船自主航行的关键技术之一，其目标是设计控制器，使无人船能够按照预设航迹行驶，并对环境扰动和模型不确定性具有鲁棒性。

研究无人船航迹跟踪控制具有重要的理论意义和实际应用价值。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者对无人船航迹跟踪控制进行了大量的研究，并取得了丰硕的成果。

1. 国内研究现状

国内学者在无人船航迹跟踪控制方面做了大量研究，取得了一系列成果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以反步法为基础，设计一种无人船航迹跟踪控制器，并通过仿真实验验证控制器的有效性。

具体研究内容包括：
1.无人船运动模型研究：建立无人船的三自由度运动学和动力学模型，考虑环境扰动和模型不确定性等因素的影响。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值仿真和实验验证相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.文献调研：查阅国内外相关文献，了解无人船航迹跟踪控制的研究现状、发展趋势以及存在的问题，为本研究提供理论基础和参考依据。

2.无人船运动模型建立：基于船舶运动学和动力学原理，建立无人船的三自由度运动模型，并考虑环境扰动和模型不确定性等因素的影响。

3.反步法航迹控制器设计：研究反步法的基本原理，并将其应用于无人船航迹跟踪控制器的设计，推导出控制律的具体表达式，并分析控制器的稳定性和鲁棒性。

5. 研究的创新点

本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.提出一种基于改进型反步法的无人船航迹跟踪控制方法。

针对传统反步法在处理模型不确定性和环境干扰时存在的不足，本研究将引入自适应控制或神经网络等智能控制方法对反步控制器进行改进，以提高控制器的鲁棒性和适应性。

2.考虑环境扰动和模型不确定性对控制器设计的影响。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 李爽,王常虹,万磊.欠驱动无人船轨迹跟踪神经网络反步控制[j].哈尔滨工程大学学报,2022,43(01):64-72.

2. 王超,李铁山,万磊,等.基于有限时间观测器的欠驱动无人船三维路径跟踪控制[j].船舶力学,2021,25(07):824-835.

3. 刘丽华,李绪友,王浩,等.基于反步法的欠驱动无人水面艇航迹跟踪控制[j].武汉理工大学学报(交通运输工程版),2021,45(06):1085-1091 1100.