论文摘要：无人水面艇航行控制关键技术研究

随着世界各国对海洋领域的日渐重视，无人水面艇（Unmanned Surface Vessel，简称USV）受到越来越多的国家的重视。其中，自主航行控制技术是USV控制的核心，最重要的体现为智能规避和航迹跟踪这两大方面。本文的重点为研究及验证USV的航迹跟踪控制算法，其中验证包括了仿真验证及实航验证两个环节，自主设计推力矢量伺服系统及艇载主控计算机，对USV系统进行搭建并进行实航试验。

本文根据无人水面艇的研制过程安排章节内容，依据该无人水面艇的具体参数建立其平面运动的线性化数学模型，并根据推力矢量伺服系统建立了操舵伺服系统的数学模型。然后基于PID控制原理，采用间接航迹控制方法，设计了分段+积分分离的PID航迹控制器，并在MATLAB的仿真工具Simulink中对其进行仿真验证。

对航迹跟踪控制算法的实现平台进行研究与设计。快速、精准的推力矢量伺服系统是完成航行控制的前提，完善、可靠的航行控制系统是实现自主航迹跟踪的关键，本文针对推力矢量伺服系统和航行控制系统，自主研发了伺服驱动控制器和艇载主控计算机，从硬件结构及软件架构两方面开展了研究与设计。

最后，描述了无人水面艇其它部分的构成，进行了系统搭建及系统联调，并在北京青龙湖进行了湖试试验，无人水面艇在航点切换段以外可以实现航迹控制精度优于5m，成功完成了该艇的首次按预定航线自主航行。

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