基于 DREM 方法和 LOS 控制的欠驱动无人水面艇实用预定时间参数估计

《IEEE Open Journal of the Industrial Electronics Society》：Practical Prescribed-Time Parameter Estimation for Underactuated Uncrewed Surface Vessel Based on DREM Method and LOS Control

　　

摘要：

精确的面向控制的综合水动力参数知识对于无人水面艇（USVs）的高性能控制至关重要，然而传统的辨识方法依赖于持续激励（PE），这在实际操作中往往不可行。本文提出了一种集成框架，将在线参数估计与预设时间视线（PT-LOS）级联制导控制相结合。该估计方案利用动态回归扩展与混合（DREM）将 14 参数综合动力学模型解耦为独立的标量回归，随后采用预设时间最小二乘（PT-LS）估计器，保证在存在有界干扰时估计误差实现实际预设时间收敛，在无干扰情况下在用户定义的时间点实现精确预设时间收敛。该方法仅需标准机动产生的有限激励，无需持续激励（PE）。基于这些估计值，开发了一种预设时间级联制导控制器以实现精确的速度跟踪，并对未知干扰进行自适应补偿。该框架确保了综合参数估计误差和跟踪误差的实际预设时间稳定性（PPTS），且独立于初始条件。理论分析和实验结果验证了该方法，展示了在现实操作条件下准确的综合参数辨识和高精度跟踪。