【摘 要】
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随着海洋科技发展，水面无人船(USV)在海洋国土监视、灾难搜索营救、近岸预警及防御等领域具有广泛的应用。运动控制技术是衡量USV自主能力和智能化水平的重要标志，研究人员一直
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随着海洋科技发展，水面无人船(USV)在海洋国土监视、灾难搜索营救、近岸预警及防御等领域具有广泛的应用。运动控制技术是衡量USV自主能力和智能化水平的重要标志，研究人员一直致力于寻求有效控制方法实现USV的自主运动控制，并取得了一定研究成果，不断探索USV运动控制技术具有重要的理论意义和实用价值。 本文研究了含模型不确定性与未知海洋环境扰动的欠驱动USV目标跟踪控制问题，提出了仅需相对位置信息的目标跟踪算法。论文的主要研究工作包括:概括了USV运动控制的国内外研究现状，介绍了跟随USV的运动学方程和动力学方程以及目标的运动学方程;建立了目标与跟随USV的相对运动方程，针对目标速度信息未知情形，采用降阶扩张状态观测器（RESO）估计与目标速度相关的不确定性，在RESO的基础上设计了目标跟踪运动学制导律，并采用级联系统稳定性和输入-状态稳定性定理(ISS)分析了闭环系统的稳定性;采用基于预估器的回声状态网络(ESN)逼近USV的模型不确定性与未知海洋环境扰动，引入非线性跟踪微分器(NLTD)，采用改进的神经网络动态面方法设计USV自适应动力学控制律，采用级联系统稳定性和输入-状态稳定性定理(ISS)分析了闭环系统的稳定性。针对提出的目标跟踪控制方法，在Matlab/Simulink平台搭建仿真模型，验证了目标作匀速直线及S曲线运动时，所提目标跟踪控制方法的有效性;采用DH-01小型USV实验平台进行实验，验证了目标跟踪制导律的可行性，目标跟踪控制精度达到0.2米。
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