具有指定控制性能的船舶航向保持控制研究.pdf

1、隨著造船技術(shù)的長足進步和世界航運業(yè)的蓬勃發(fā)展，船舶趨向于專業(yè)化、大型化、自動化及高速化，對船舶操縱、控制性能的要求越來越高，對船舶運動控制地研究也就顯得越來越重要。其中，船舶航向保持控制研究成為船舶運動控制領域的一個重要研究方向。船舶在海上航行過程中，由于裝載狀態(tài)、航速等變化的影響和風、浪、流等外界因素的干擾，使船舶航向保持控制系統(tǒng)具有非線性、不確定性等特點。因此，對其控制性能的進一步研究具有重要的實際意義。
　　本文基于Lyap

2、unov穩(wěn)定性理論、Barbalat引理、Nussbaum不變性引理和Backstepping技術(shù)，針對一類不確定嚴反饋非線性系統(tǒng)，提出了新的控制算法，解決了閉環(huán)系統(tǒng)暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)控制性能無法預先指定的問題。所提出的控制算法具有魯棒性強、物理意義明顯的特點。
　　針對系統(tǒng)中存在的漂移不確定問題，定義一種新型的Lyapunov分段連續(xù)可微函數(shù)，設計了一種魯棒λ調(diào)節(jié)控制算法，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差收斂到預先指定的區(qū)域內(nèi)。
　　針對系

3、統(tǒng)中存在的符號已知時變控制增益不確定問題，提出了一種更普遍、更有效的魯棒λ調(diào)節(jié)控制算法，能夠同時處理漂移不確定和控制增益不確定問題，使所有信號滿足一致最終有界且跟蹤誤差最終收斂于預先指定的區(qū)域內(nèi)。
　　針對系統(tǒng)中存在的符號未知控制增益不確定問題，構(gòu)建一種新的Nussbaum穩(wěn)定性引理，提出一種能夠有效處理時變控制增益不確定的魯棒λ調(diào)節(jié)控制算法，能夠同時處理漂移不確定和控制增益不確定問題，使所有信號滿足一致最終有界且跟蹤誤差最終收斂

4、于預先指定的區(qū)域內(nèi)。
　　針對閉環(huán)系統(tǒng)的暫態(tài)/穩(wěn)態(tài)控制性能問題，通過引入性能函數(shù)將考慮暫態(tài)/穩(wěn)態(tài)控制性能的約束系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為無約束的一類嚴反饋非線性系統(tǒng)，設計了一種同時考慮暫態(tài)/穩(wěn)態(tài)控制性能的控制算法。該算法不僅能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)輸出誤差最終收斂于一個預先指定的區(qū)域內(nèi)，而且還可以保證系統(tǒng)滿足預先指定的暫態(tài)性能。
　　最后將研究結(jié)果應用于船舶航向保持控制系統(tǒng)，設計實際控制器。利用Matlab進行仿真實驗，實驗結(jié)果驗證了所有控制算法的