未知时变扰动和输入饱和下的智能船舶鲁棒非线性控制

发布时间：2021-08-20 06:53

　　为解决智能船舶的定位控制问题,考虑到船舶在未知时变扰动和输入饱和约束下的定位控制问题,结合非线性扰动观测器,提出一种带辅助动态系统的鲁棒非线性控制算法。通过Lyapunov理论证明提出的非线性扰动观测器与控制器相结合的闭环系统的稳定性和信号的一致最终有界性。利用非线性扰动观测器对环境中存在的海浪扰动进行有效的估计处理。通过仿真试验验证提出的控制算法不仅能保证船舶期望的位置和艏向,而且能提高控制速度,具有较好的控制性能。 

【文章来源】：船舶工程. 2020,42(04)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

2 工况2扰动观测误差值

地面坐标系和船体坐标系见图1。船舶运动的非线性数学模型[9-10]可表示为船舶在地面坐标系下的位置向量η=[x,y,ψ]T，由纵荡位置x，横荡位置y和艏摇角ψ∈[0,2π]组成。船舶在船体坐标系下的速度向量v=[u,v,r]T，由纵荡速度u，横荡速度v和艏摇角速度r组成。J(ψ)为旋转矩阵，其表达式为

控制系统框图见图2，船舶受到环境中的未知时变扰动d(t)的影响，观测器根据船舶的速度、位置和受限控制输出τp计算出观测值。控制器的理想控制输出为τc，输入饱和环节受限控制力矩为τp。鲁棒非线性控制器结合观测器和辅助动态系统，控制船舶定位于船舶期望的位置，ηd=[xd,yd,ψd]T。2.2 非线性鲁棒控制器设计

【参考文献】：
期刊论文
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[2]存在饱和输入的欠驱动船舶航迹跟踪控制[J]. 黄汉涛,李家旺,周家炜.  船舶工程. 2018(05)
[3]考虑伺服系统增益不确定的船舶动力定位自适应有限时间控制[J]. 张国庆,黄晨峰,吴晓雪,张显库.  自动化学报. 2018(10)
[4]船舶航向自适应神经网络鲁棒跟踪控制[J]. 陈伟强,陈军,张闯,宋立国,谭卓理.  船舶工程. 2016(09)
[5]智能船舶的研究现状与发展趋势[J]. 严新平.  交通与港航. 2016(01)
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本文编号：3353030