基于粒子群优化算法的动力定位非线性观测器设计

发布时间：2024-02-16 06:59

　　针对船舶动力定位控制系统中的状态估计问题,提出了一种非线性状态观测器设计方法。采用类Lyapunov方法设计无源观测器,以估计误差的低通滤波信号作为增广状态变量,通过在观测器方程中引入增广状态变量以减少高频运动分量对低频运动参数估计的影响,采用粒子群优化算法对观测器增益矩阵中的9个关键参数进行组合寻优进一步提高观测器动态性能。还以一艘供给船为例进行仿真分析,验证了所设计非线性观测器的有效性。

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【部分图文】：

图1船舶运动坐标系

对于水面动力定位船舶，一般用纵荡、横荡和艏摇三个自由度的运动进行描述[4]。建立两个坐标系统：随船坐标系xoy和地球坐标系XOY，如图1所示：可选取η=[x,y，ψ]T,v=[u,v,r]T，船舶三自由度低频运动模型为[4]:

图2粒子群优化算法流程图

PSO算法流程如图2所示：3仿真验证

图3船舶纵荡方向低频位移期望值与估计值

获得DP船舶仿真结果如图3～图5所示，图中虚线为估计值，实线为期望值。由于篇幅的限制，仅给出纵荡方向的仿真曲线。图4船舶纵荡方向低频速度期望值与估计值

图4船舶纵荡方向低频速度期望值与估计值

图3船舶纵荡方向低频位移期望值与估计值图5船舶纵荡方向高频位移期望值与估计值

本文编号：3901022