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本发明涉及一种水面无人艇轨迹跟踪控制方法，所述方法包括：鉴于水面无人艇在海面航行会受到环境干扰和洋流变化的影响，在对水面无人艇进行三自由度建模时加入洋流变化和环境扰动，同时搭建干扰观测器对干扰进行观测和洋流自适应估计律对洋流进行估计，为了达到能量消耗小的目的，搭建状态误差端口受控哈密顿控制器，进而将干扰值和洋流估计值结合状态误差端口受控哈密顿控制器设计轨迹跟踪控制律，实现水面无人艇精准轨迹跟踪。

本发明的目的是提出一种水面无人艇轨迹跟踪控制方法，解决水面无人艇运动学和动力学建模困难、能量消耗巨大问题。本发明为了解决上述问题采用以下技术方案：设计了一种水面无人艇轨迹跟踪控制方法，考虑洋流变化以及环境扰动对水面无人艇进行三自由度建模，进一步搭建干扰观测器对干扰进行观测和洋流自适应估计律对洋流进行估计，将干扰值和洋流估计值结合状态误差端口受控哈密顿控制器设计轨迹跟踪控制律，实现精准轨迹跟踪。具体包括以下步骤：S1：建立考虑洋流变化的带扰动水面无人艇三自由度的运动学和动力学方程；S2：构建状态误差端口受控哈密顿控制器；S3：搭建扰动观测器和洋流自适应估计律；S4：根据扰动观测器和洋流自适应估计律以及状态误差端口受控哈密顿控制器设计轨迹跟踪控制律；S5：设计李雅普诺夫函数，证明控制系统的稳定性；S6：对三自由度的水面无人艇进行仿真验证，验证算法的有效性。

目前世界各国对海洋资源及主权的重视程度日益增加，推动无人化装备快速发展。其中水面无人艇以其快速机动性，高灵活性以及低成本等著多特性被广泛关注。但是由于水面无人艇行驶的海洋环境复杂多变，轨迹跟踪控制研究尚不成熟。

常用的轨迹跟踪控制方法有反步法、模糊神经网络等等。但是传统轨迹跟踪控制方法存在如下问题：

(1)水面无人艇运动学和动力学建模困难问题，水面无人艇在海洋环境中会受到风，浪，流的扰动影响，传统控制算法为了达到好的控制效果往往忽略这些扰动，设计的控制器得不到实际应用，轨迹跟踪的精度难以达到要求。

(2)能量消耗巨大问题，传统轨迹跟踪控制研究目的是提高轨迹跟踪的精度，忽略高精度轨迹跟踪对驱动器性能严格要求，从而导致能量消耗巨大，降低了无人艇航行效率。

此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作

与现有技术相比，此技术产生的效益如下：1.本发明所述方法建立的考虑洋流变化的带扰动水面无人艇三自由度的运动学和动力学方程，考虑了洋流变化和环境干扰对水面无人艇运动影响，进而设计控制器实现精准轨迹跟踪控制；

2.本发明所述方法设计的干扰观测器和洋流自适应估计律能够较好观测干扰和估计洋流，观测精度达到99％，估计精度达到94.11％，为设计控制律打下坚实的基础；

3.本发明所述方法构建的状态误差端口受控哈密顿控制器借助哈密顿模型实现在水面无人艇轨迹跟踪中整体能量消耗小，结合干扰观测器和洋流自适应估计律设计控制律，轨迹跟踪精度达到90.91％。

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。