Малые беспилотные катера обладают малыми размерами платформы, выраженными инерционными и гидродинамическими характеристиками, а также ограничениями исполнительных механизмов, что приводит к скольжению, перерегулированию и частым колебаниям сигналов управления движителями при следовании криволинейному маршруту. Традиционные методы наведения по линии прямой видимости (LOS) и обратной связи просты и легко реализуемы, однако обычно не учитывают явно системные ограничения и будущие тенденции движения в процессе решения управления, что ограничивает точность контроля и плавность движения при выполнении сложных заданий по следованию маршруту. В связи с вышесказанным предлагается метод следования маршруту на основе ограниченного модельного предиктивного управления для малогабаритного двухмоторного катера с кормовым движителем, проведена разработка платформы, динамическое моделирование, параметрическая идентификация, разработка контроллера и полевые эксперименты. Экспериментальная платформа выполнена из стекловолокна и ненасыщенной смолы; разработана двухуровневая система автономного управления, состоящая из вычислителя верхнего уровня и встроенного контроллера нижнего уровня; создана динамическая модель плоского движения с тремя степенями свободы с учетом дифференциальной особенности двойного движителя; идентификация параметров выполнена на основе статических испытаний тяги и данных дистанционного управления; в предсказательном горизонте сформированы эталонные последовательности курса и скорости, в задачу оптимизации включены ограничения по состоянию, тяге и изменению тяги для реализации онлайн прокатного оптимизации тяги левого и правого движителей. Результаты численного моделирования и полевые эксперименты показали, что предложенный метод эффективно улучшает характеристики следования криволинейному маршруту малого беспилотного катера. В эксперименте по следованию маршрута с двойными петлями среднеквадратичная ошибка позиционирования при использовании модельного предиктивного управления составила 0.399 м, а при традиционном методе LOS-PID — 0.851 м, ошибка позиционирования уменьшилась примерно на 53.1%, точность слежения улучшилась примерно в 2.1 раза; одновременно метод снижает резкие изменения управляющего сигнала движителя и повышает плавность хода катера. Результаты исследования подтверждают эффективность и инженерный потенциал ограниченного модельного предиктивного управления для задачи следования маршруту малогабаритного двухмоторного катера с кормовым движителем.

малый беспилотный катер; двухмоторный кормовой движитель; модельное предиктивное управление; следование пути; идентификация системы; полевые эксперименты