基于刚性结构的船舶编队控制

发布时间：2021-10-21 11:50

　　船舶运动模型具有本质非线性、欠驱动、和时变环境干扰等特性,船舶运动控制问题受到研究人员的广泛关注。传统的船舶运动控制问题主要针对单船舶的运动控制,然而,随着海洋工程的全面迅猛发展,实际工程中迫切的需要多船舶系统协同作业以完成更复杂的任务,例如海军舰队作业、海洋补给、环境监测和资源探测等。而船舶编队控制技术无疑是实现上述作业所需的最重要的技术之一。近年来,船舶运动控制领域专家学者一直致力于寻求有效的控制方法解决具有模型不确定性、外界干扰、高度非线性、非完整性等特性的多船舶编队控制问题,并已经取得了可观的研究成果,但仍有许多问题等待研究人员的解决。为此,本文在国内外有关船舶航编队控制问题的研究成果进行深入分析的基础上,研究了船舶编队控制中的编队队形保持问题,论文的主要工作包括以下几个方面:第一,在虚拟结构法编队控制框架下,采用滑模控制方法,针对多船舶航迹跟踪问题提出了一种自适应神经网络编队控制方法,该方法使多船舶系统能够以较高精度按照期望队形航行并维持期望的轨迹,利用李雅普诺夫稳定性理论证明了此编队控制方法的收敛性和控制系统的稳定性。利用MATLAB软件进行仿真实验,实验结果验证了该控制算... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 编队控制方法
        1.2.2 船舶编队控制研究现状
    1.3 研究内容
第2章 预备知识
    2.1 船舶动态模型
    2.2 李雅普诺夫稳定性理论
        2.2.1 李雅普诺夫稳定性基本概念
        2.2.2 李雅普诺夫第二法(直接法)
    2.3 神经网络
    2.4 滑模变结构控制
        2.4.1 滑模变结构控制基本原理
        2.4.2 滑模变结构控制的定义
    2.5 刚性图理论
第3章 基于滑模和神经网络的虚拟结构法船舶编队控制
    3.1 引言
    3.2 问题描述
    3.3 编队控制器设计及稳定性分析
        3.3.1 控制器设计
        3.3.2 稳定性分析
    3.4 仿真结果分析
    3.5 本章小结
第4章 基于刚性图理论的船舶编队控制
    4.1 引言
    4.2 问题描述
    4.3 基于刚性图理论的控制器设计及稳定性分析
        4.3.1 控制器设计
        4.3.2 稳定性分析
    4.4 仿真结果分析
    4.5 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 研究总结
    5.2 研究展望
参考文献
攻读学位期间公开发表论文
致谢
作者简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制[J]. 王昱棋,李铁山.  哈尔滨工程大学学报. 2017(05)
[2]存在饱和输入量的欠驱动船舶编队控制[J]. 秦梓荷,林壮,李平,刘阿丽.  华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[3]多智能体最优持久编队动态生成与控制[J]. 罗小元,邵士凯,关新平,赵渊洁.  自动化学报. 2013(09)
[4]一种船队编队控制的backstepping方法[J]. 丁磊,郭戈.  控制与决策. 2012(02)
[5]基于虚拟结构的卫星编队机动控制[J]. 冯成涛,王惠南,刘海颖.  系统工程与电子技术. 2011(01)
[6]基于虚拟结构的分布式编队控制方法[J]. 何真,陆宇平,刘燕斌.  应用科学学报. 2007(04)



本文编号：3448922