摘要:针对差分驱动无人艇轨迹跟踪中存在的轨迹复杂、跟踪困难及能耗高的问题, 提出一种轨迹优化与跟踪一体化的分层控制框架. 上层基于安全域约束的贝塞尔轨迹优化方法对参考路径进行拟合与平滑化, 以保证轨迹的可行性与连续性. 下层在改进的非线性模型预测控制算法中引入择优参考策略, 将轨迹高度离散化后, 在动力学可达范围内选取超出预测步长的候选点, 构建参考点索引集合, 并通过滚动优化求解最优参考点序列, 从而降低轨迹跟踪能量消耗. 同时, 引入状态观测器用于补偿海浪扰动. 仿真结果表明, 所提出的方法能够有效提升轨迹拟合精度与跟踪稳定性, 并在保证控制性能的前提下降低总体能耗.