基于改进RRT算法的船舶路径规划与跟踪控制  

Ship Route Planning and Tracking Control Based on Improved RRT Algorithm

作　　者：宁君[1] 马昊冉 李伟[1] 邵年骏 刘正江[1] NING Jun;MA Haoran;LI Wei;SHAO Nianjun;LIU Zhengjiang(Navigation College,Dalian Maritime University,Dalian 116026,China;Rescue Command Office,Nanhai Rescue Bureau,Ministry of Transport,Guangdong 510235,China)

机构地区：[1]大连海事大学航海学院,辽宁大连116026 [2]交通运输部南海救助局救助指挥处,广东广州510235

出　　处：《中国航海》2022年第3期106-112,共7页Navigation of China

基　　金：国家自然科学基金青年基金项目(61803064);辽宁省自然科学基金(20170540098);中央高校基本科研业务费项目(3132022143)。

摘　　要：提出基于改进快速搜索随机树算法的船舶路径规划与跟踪控制方法。采用嵌入Dijkstra算法的改进快速随机搜索树算法(Rapidly⁃Exploring Random Tree,RRT)算法进行船舶路径规划。将规划的优化路径作为船舶运动控制系统的期望输入,基于工业界广为使用的内外环控制思想设计船舶运动学跟踪控制率,较好地解决了欠驱动船舶路径跟踪问题。在船舶动力学子系统中,利用神经网络逼近动力学子系统中的未建模动态和外部干扰,所设计的神经网络滑膜跟踪控制器能有效地跟踪运动学子系统的引导率信号。仿真试验验证了所提出的基于RRT的船舶路径规划与跟踪控制的有效性。Dijkstra algorithm is integrated into basic Rapidly⁃exploring Random Tree Algorithm and a new name,Improved Fast Search Radom Tree Algorithm,is given to the resultant algorithm.The kinetic path control rate is designed according to widely used inner⁃outer loop control concept which,with the optimized path as expectation input,better solves the under⁃actuated ship path tracking problem.A neural network is used to approximate the unmodeled dynamics and external inter⁃ference in the ship dynamics subsystem.The neural sliding mode controller responds to the rate guiding signal from the ki⁃netics subsystem well.The system is verified through simulation experiments.

关 键 词：欠驱动船舶 路径规划与跟踪控制 改进RRT算法 滑模控制 

分 类 号：U661.78[交通运输工程—船舶及航道工程]