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随着我国海上经济活动的日益繁荣,海难事故发生频次也逐年上升,然而目前针对我国海上救援体系单一问题仍有待解决。水面无人艇作为未来海上搜救的主力装备之一,以其机动灵活、救援代价小和安全可靠的优势必能广泛应用并发挥巨大作用。但海上救援环境恶劣,对搜救无人艇 SRUSV(Search and Rescue Unmanned Surface Vehicles)的运动控制性能要求较高。尤其无人艇的航向航速控制是基础也是核心技术,必须具备较强的自适应能力来保证搜救任务成功完成。本论文针对SRUSV实验样机在不同航速与抛筒状态下辨识出其操纵指数K、T并确定其运动控制数学模型;根据SRUSV的航向误差及其变化率成功设计智能自整定PD航向控制器和模糊PI航速控制器,在此基础上,提出了基于航速抛筒变化与航向角速度闭环的综合航向控制算法。全文共分六章,内容概括如下:第一章,介绍了论文研究背景,通过分析海上搜救环境与目前搜救体系存在的问题,提出了基于抛射救生缆和释放浮筒的水面无人艇的搜救方案,并分析常规无人艇航向航速控制算法,阐述本论文的研究意义与研究主要内容。第二章,首先介绍了 SRUSV及其岸基监控系统的构成,然后从硬件和软件构架上介绍了无人艇运动控制系统的组成并阐述相关参数指标;此外,针对螺旋桨推进无人艇的运动特性,采用整体法建立了 Abkowitz模型并将其线性化。第三章,在SRUSV运动数学模型基础上,应用Lyapunov稳定性理论证明了 SRUSV具航向稳定性并求出其受干扰后的航向误差;然后通过系统辨识得到不同航速和抛筒状态下的操纵指数K、T,并将辨识得到的运动控制模型进行验证。第四章,介绍了多种自整定PID控制原理,并设计出了三种PD航向控制器和两种PI航速控制器,通过仿真与实验验证,最终确定了智能自整定PD航向控制器和模糊PI航速控制器满足SRUSV的运动控制需求。第五章,针对第四章航向控制器存在的不足,提出了基于航速与抛筒状态变化的自整定PD控制器和基于角速度闭环的自整定PID控制器,结合两者的控制优势,融合出一种综合航向控制器,并通过高速仿真与实验验证了该方法的有效性。第六章,总结并归纳了本论文研究的主要内容,在指出创新点的同时也针对该论文存在的不足提出了改进方法。