1. 研究目的与意义（文献综述）

在现今石油、煤炭等不可再生资源日益匮乏的背景下，以智能风帆为动力的绿色船舶引起了越来越多的关注。传统搭载风帆的船舶，其风帆的控制基本靠人工来完成，这样不仅对于船舶作业人员来说劳动强度大，而且当风向发生改变时不能迅速、自动改变风帆的迎风角，操作具有一定的迟滞性，不能较为有效得利用风能。现在市场上仅有国外少数帆舵联动无人艇能做到在无人参与条件下执行转弯和换航等动作。因此，对帆舵联动无人艇操控策略的研究具有深远的意义。

目前，大多数帆舵联动无人艇采用的控制策略分为三个模块，即观测、决策和控制^[8]。其中决策模块涉及避碰路径规划，控制模块实现循迹航行。避碰路径规划是在用户指定出港地点与到港地点后，根据海洋地理信息，规划出能够合理避开障碍物体、用时最短的路线。在获得路径信息后，循迹航行控制通过对帆、舵等执行机构的自动控制，保证无人艇沿规划路径航行。

在帆舵联动无人艇操控策略的研究中，研究对象集中于小型船舶，即船长大多在4m以内，对各种策略在较大尺度船上的应用效果未为而知。同时，由于帆舵联动无人艇的推力来自不可控、不可预测的风，且帆受到复杂的空气动力影响、船身受到复杂的水动力影响，表现出较为复杂的行为，帆舵联动无人艇的自主控制是一个高度非线性和时变不确定性问题，因此很难建立准确的数学模型。对于帆和舵的控制，现阶段大多采用帆和舵分离控制方案。但在目前的控制器设计中还缺少对所采集数据进行滤波等实时处理的模块，无法保证测量数据准确性，使帆位角、舵角的控制频率过高。同时需要注意的是舵角度的变化必然会导致风帆攻角的变化，因此要想实现更加精准的控制需要考虑帆和舵的耦合控制。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究目标

以绿色智能无人艇（上海交通大学研制）为基本载体，深入研究以风帆作为动力时船艇的运行特性，提出帆舵联动控制策略，并加以仿真和试验验证，为优化绿色智能无人艇的智能操控策略问题提供支撑。

2.2 研究内容

3. 研究计划与安排

第1-2周：针对任务书调研相关文献和书籍，初步掌握相关理论，撰写开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]俞建成,孙朝阳,张艾群.无人帆船研究现状与展望[j].机械工程学报,2018,54(24):98-110.

[2]徐建云,许劲松,侯春晓.无人帆船自主避障算法[j].船舶工程,2018,40(08):61-65.

[3]杜明树,许劲松.无人帆船长途路径规划研究[j].船舶工程,2018,40(04):11-14 88.