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AUV航路点任务与航迹控制入门

共计 30 章节
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01
课程导入与AUV任务全景
介绍AUV航路点任务的基本流程 · 航迹控制的核心地位 · 课程目标与学习路径
AUV课程导入
02
AUV运动学基础与坐标系
讲解AUV位置 · 姿态 · 速度的数学描述
AUV运动学基础
03
航路点任务描述与文件格式
学习航路点的定义方式（经纬度 · 深度 · 速度
航路点任务描述文件格式
04
航路点几何与路径生成
掌握由航路点序列生成期望路径的方法 · 包括直线段 · 圆弧过渡
航路点几何路径生成
05
AUV动力学建模入门
建立AUV六自由度动力学方程的基本形… · 理解惯性力 · 阻尼力
AUV动力学建模入门
06
航迹跟踪误差定义与坐标系
定义横向误差 · 纵向误差与航向误差 · 推导误差动态方程
航迹跟踪误差定义坐标系
07
视线制导律（LOS）原理与实现
讲解LOS制导的基本思想 · 前视距离的选择方法 · 横向误差驱动航向指令的生成过程
LOS视线制导律
08
航路点切换与制导逻辑
设计航路点到达判定条件（半径 · 时间 · 角度）
航路点切换制导逻辑
09
PID航向与航迹控制
介绍PID控制器在AUV航向保持与航… · 讲解参数整定方法 · 积分饱和处理与微分噪声抑制
PID航向
10
航迹控制中的前视距离与速度协调
分析前视距离对跟踪精度与稳定性的影响 · 设计速度与转向的协调策略 · 实现航路点任务中的变速与转弯控制
航迹控制前视距离
11
AUV深度控制与航路点三维跟踪
将航迹控制扩展到三维空间 · 讲解深度控制回路的设计方法 · 实现定深航行与变深航路点的跟踪控制
AUV深度控制
12
航路点任务中的避障与安全约束
介绍静态障碍物与动态障碍物的表示方法 · 讲解基于航路点重规划或速度障碍法的避… · 确保任务执行的安全性
航路点任务避障
13
航迹控制仿真环境搭建
使用Python/Matlab搭建A… · 包括AUV模型 · 制导律
航迹控制仿真环境…Python/Matla…
14
直线航迹跟踪仿真实验
在仿真环境中实现LOS制导+PID控… · 分析不同前视距离与控制器参数下的跟踪… · 完成实验报告
直线航迹跟踪仿真…LOS
15
曲线航迹跟踪仿真实验
针对圆弧与样条曲线航迹 · 测试制导律与控制器的适应性 · 分析曲率变化对跟踪误差的影响
曲线航迹跟踪仿真…针对圆弧
16
航路点任务全流程仿真
设计包含多个航路点 · 变速 · 变深与转向的任务场景
航路点任务全流程…设计包含多个航路…
17
AUV航迹控制中的传感器与状态估计
介绍AUV常用导航传感器（DVL · IMU · 深度计
AUV航迹控制
18
航迹控制中的执行器约束与饱和处理
分析推进器推力限制 · 舵角限制与能量约束对控制性能的影响 · 设计抗饱和控制策略与推力分配方法
航迹控制执行器约束
19
海流干扰下的航迹控制
建立海流干扰模型 · 分析常值海流与空间变化海流对航迹跟踪… · 设计基于干扰观测器或积分作用的补偿控…
海流干扰下的航迹…建立海流干扰模型
20
航路点任务中的路径跟随与路径跟踪对比
辨析路径跟随（Path Follow… · 实现两种控制策略并对比其适用场景与性…
航路点任务路径跟随
21
基于模型预测控制的航迹控制入门
介绍模型预测控制（MPC）的基本原理 · 设计用于AUV航迹跟踪的MPC控制器 · 分析预测时域与控制时域对性能的影响
基于模型预测控制…MPC
22
航路点任务规划与优化
讲解航路点序列的优化方法 · 包括能耗最优 · 时间最优与安全最优的路径规划
航路点任务规划优化
23
AUV航迹控制中的通信与任务调度
介绍AUV任务执行中的通信约束与事件… · 设计航路点任务的状态机与调度逻辑 · 确保任务可靠执行
AUV航迹控制
24
航迹控制代码架构与模块化设计
以实际AUV软件框架为例 · 讲解制导 · 控制
航迹控制代码架构模块化设计
25
航路点任务实战
水池实验设计与实施：设计水池实验方案 · 包括航路点布设 · 安全措施
航路点任务实战水池实验设计
26
实验数据处理与性能评估
学习航迹跟踪性能指标（RMSE · 最大误差 · 收敛时间等）的计算方法
实验数据处理性能评估
27
航迹控制中的故障诊断与容错
分析AUV航迹控制中常见的故障模式（… · 推进器故障） · 设计故障检测与容错控制策略
航迹控制故障诊断
28
AUV编队与协同航路点任务简介
介绍多AUV协同执行航路点任务的基本… · 包括编队保持 · 任务分配与协同路径规划
AUV编队
29
航迹控制算法在嵌入式平台的部署
讲解将航迹控制算法从仿真迁移到嵌入式… · 包括代码生成 · 实时性优化与硬件在环测试方法
航迹控制算法嵌入式平台的部署
30
课程综合项目
自主航路点任务设计与实现 · 完成一个包含路径规划 · 制导
课程综合项目自主航路点任务设…