Fourthly, in  order to realize  the  path tracking  control  of the  underactuated  USV under the interference of ocean current, a kind of integrated control algorithm based on LOS is proposed.

Fifth,  the  algorithm   is  simulated   by MATLAB  software  to verify  its  effectiveness.

Keywords: underactuated Unmanned Surface Vehicle; mathematical model; Cooperative  target  tracking  algorithm;  Line-of-Sight(LOS)

目录

第一章 绪论..1

1.1引言.1

1.2选题的理论意义和实用价值.1

1.3应用前景.2

1.4国内外研究现状.2

1.4.1国外多无人艇的发展与现状.2

1.4.2国内多无人艇的发展与现状.3

1.5国内外水面无人艇协同研究现状..3

1.5.1国内水面无人艇协同研究现状3

1.5.2国内水面无人艇协同研究现状3

1.6本文研究内容及章节介绍..4

1.6.1研究内容4

1.6.2章节介绍4

第二章欠驱动水面无人艇运动数学模型..5

2.1引言.5

2.2图论知识.5

2.3参考坐标系..6

2.4运动学模型..8

2.4.1线性速度坐标变换.8

2.4.2角速度坐标转换8

2.5动力学模型..9

2.5.1刚体运动方程..9

2.5.2流体动力和力矩..11

2.5.3回复力和力矩.13

2.5.4模型及其特性总结13

2.6欠驱动水面无人艇数学运动模型.14

2.6.1标准的三自由度无人艇平面运动数学模型.15

2.6.2简化的三自由度水面无人艇平面运动数学模型16

2.7本章小结17

第三章多无人艇协同目标跟踪控制算法设计18

3.1引言.18

3.2问题描述18

3.3领航者路径规划..19

3.4协同控制算法..24

3.5LOS（可视距）导航算法.26

3.6本章小结26

第四章基于积分型LOS的协同控制算法..27

4.1引言.27

4.2积分型协同控制算法..27

4.3控制器设计.28

4.3.1偏航控制器28

4.3.2纵荡控制器28

4.4本章小结29

第五章算法仿真30

5.1引言.30

5.2仿真验证30

5.3本章小结33

总结和展望34

致谢36

参考文献..37

附录39

第一章绪论

1.1引言

编队行为在我们的生活中随处可见，候鸟迁徙、蚂蚁觅食、鱼群结对等生物群体的群体性行为都是很好的例证。随着海洋科技、导航定位技术、通信技术以及控制技术的发展，这些智能化的设备系统需要相互之间的协同合作，才能更高质量地完成任务。水面无人艇的工作方式也发生了一系列的变化，由以前的单一作业方式变成协同作业方式[1]，所以水面无人艇的编队协同控制问题引起了研究人员的广泛关注，并且成为海洋无人艇研究领域的核心问题之一[1]。

综上所述，随着海洋科学技术的快速发展，海洋作业和科学研究越来越向远洋和深海方向发展。相比于单无人艇受到环境要求、设备条件以及特定要求等多方面的限制，多无人艇协同系统相比更能适应不同任务要求以及拥有更好的鲁棒性能，因此关于多无人艇协同目标跟踪问题的研究正得到更广泛的重视和发展。总结归纳现有科研成果并继续深入探索水面无人艇的协同编队控制问题具有重要的应用价值。

1.2 选题的理论意义和实用价值

现在的时代是信息化、个性化、网络化时代，无人艇作为一种高科技无人作战平台，也必然顺应时代的潮流。为了适应现代化的潮流，单一无人艇受到了环境要求、人们需求等多因素的限制，而多无人艇之间的协同合作可以很好地满足多样化的需求，拥有更高的适应性。