何宇，欧阳子路，邹璐，陈伟民，邹早建

摘要：为提高船舶路径跟踪和避碰效果，提出了一种基于矢量场制导法的模型预测控制方法。首先，采用矢量场制导算法将船舶的路径跟踪和避碰问题转换为航向控制问题；然后，采用一阶Nomoto响应模型作为模型预测控制的动力学模型，考虑船舶的舵角输入受限问题，引入干扰观测器对模型误差项和环境扰动进行补偿，并应用Lyapunov理论证明了所设计的路径跟踪控制系统的稳定性；最后，设计了基于矢量场制导法的避碰策略，使船舶在路径跟踪的过程中同时完成自主避碰。仿真计算结果表明，开发的方法可以使船舶在波浪干扰作用下能准确地跟踪目标路径并有效实现避碰。

关键词：船舶路径跟踪;避碰;模型预测控制;矢量场制导法;干扰观测器;

DOI：10.16183/j.cnki.jsjtu.2023.121

发表时间：2023-7-17