As embarcações não tripuladas de pequeno porte possuem características como tamanho reduzido da plataforma, propriedades inerciais e hidrodinâmicas evidentes, e atuadores limitados, o que ocasiona problemas como derrapagem lateral, ultrapassagem e flutuações frequentes nos sinais de controle do propulsor durante o seguimento de trajetórias curvas. Os métodos tradicionais de guia por linha de visão (LOS) e controle por retroalimentação são simples e fáceis de implementar, mas geralmente têm dificuldades em considerar explicitamente as restrições do sistema e as tendências futuras do movimento no processo de resolução do controle, limitando sua precisão e suavidade na execução de tarefas complexas de seguimento de trajetória. Para resolver esses problemas, propõe-se um método de controlo de seguimento de trajetória baseado em controlo preditivo de modelo com restrições para uma embarcação não tripulada de pequeno porte com propulsão traseira dupla, incluindo a construção da plataforma, modelagem dinâmica, identificação de parâmetros, projeto do controlador e validação experimental em campo. Utilizou-se uma plataforma experimental construída com fibra de vidro e resina insaturada, e um sistema autónomo de dois níveis composto por computador de tarefa superior e controlador incorporado inferior; foi estabelecido um modelo dinâmico plano de três graus de liberdade, combinando as características do acionamento diferencial dos dois propulsores, e a identificação dos parâmetros do sistema foi realizada por meio de teste de empuxo estático e dados de navegação remota; no horizonte preditivo geraram-se sequências de rumo e velocidade de referência, incorporando restrições de estado, de empuxo e restrições de incremento de empuxo no problema de otimização do controlo preditivo de modelo para realizar a otimização iterativa online do empuxo dos propulsores esquerdo e direito. Resultados de simulação numérica e experimentais em campo mostram que o método proposto melhora eficazmente o desempenho do seguimento de trajetórias curvas da embarcação não tripulada de pequeno porte. No experimento de seguimento de trajetória de percurso duplo em nó, o erro quadrático médio de rastreamento da posição pelo método de controlo preditivo de modelo foi de 0,399 m, enquanto o método tradicional LOS-PID foi de 0,851 m, com redução do erro de posicionamento de aproximadamente 53,1% e aumento da precisão de rastreamento de cerca de 2,1 vezes; simultaneamente, o método reduz as variações bruscas na entrada de controle do propulsor, melhorando a estabilidade de navegação. Os resultados validam a eficácia e o potencial de aplicação do controlo preditivo de modelo com restrições na tarefa de seguimento de trajetória para embarcações não tripuladas de pequeno porte com propulsão traseira dupla.

embarcação não tripulada de pequeno porte; propulsão traseira dupla; controle preditivo de modelo; seguimento de trajetória; identificação do sistema; experimentos em campo