基于變結(jié)構(gòu)自抗擾的船舶航跡保持控制.pdf

1、作為海上承載工具船舶正逐步趨于大型化、自動(dòng)化及高速化，效率提升的同時(shí)，對(duì)船舶操控性的要求也越來(lái)越高。普通水面船舶在海上航行時(shí)是欠驅(qū)動(dòng)性的，會(huì)因?yàn)楹剿?、裝載狀態(tài)、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外環(huán)境干擾導(dǎo)致船舶控制系統(tǒng)具有不確定性、控制輸入飽和、橫漂問(wèn)題及不穩(wěn)定性。為解決上述船舶操控問(wèn)題，文章基于變結(jié)構(gòu)自抗擾控制技術(shù)對(duì)船舶航跡控制進(jìn)行了研究，具體研究?jī)?nèi)容包括:
　　1.船舶航跡保持控制設(shè)計(jì)的研究:采用間接航跡保持控制的設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建降維方程（期望船

2、首向角函數(shù)）得出能讓航跡偏差收斂為0的期望船首向角，設(shè)計(jì)航向控制器，以得到的期望船首向角為控制輸入對(duì)船舶航向進(jìn)行控制，進(jìn)而達(dá)到控制航跡的目的。如果不考慮對(duì)航向角的控制，則按照直接航跡保持控制方法，根據(jù)船舶在大地坐標(biāo)系上的位置坐標(biāo)設(shè)計(jì)控制器對(duì)航跡偏差直接控制，通過(guò)改變狀態(tài)變量變換控制目標(biāo)，將跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為鎮(zhèn)定問(wèn)題，省去輸入信號(hào)的的跟蹤微分環(huán)節(jié)，簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。
　　2.變結(jié)構(gòu)自抗擾控制算法的研究:通過(guò)對(duì)非線性自抗擾控制器的擴(kuò)張狀

3、態(tài)觀測(cè)器(ESO)和狀態(tài)誤差反饋控制率兩部分進(jìn)行變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得出新的變結(jié)構(gòu)自抗擾控制器，改造部分的可調(diào)參數(shù)降到了2個(gè)。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化控制器，僅對(duì)狀態(tài)誤差反饋控制率進(jìn)行變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器只進(jìn)行簡(jiǎn)單的線性變換處理，得到的LESO可調(diào)參數(shù)僅為一個(gè)。變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的控制器可以對(duì)被控模型不確定的系統(tǒng)進(jìn)行控制，在整個(gè)控制過(guò)程中實(shí)時(shí)觀測(cè)補(bǔ)償擾動(dòng)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入滑動(dòng)模態(tài)后不再受內(nèi)外擾動(dòng)影響，同時(shí)這種設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)可調(diào)參數(shù)的數(shù)量，改善了控制性能。但因?yàn)榛?/p>