基于Backstepping的船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì).pdf

1、船舶在海面上作業(yè)時(shí)，會(huì)遇到風(fēng)、浪、流等來(lái)自海洋環(huán)境的擾動(dòng)，這樣船舶就產(chǎn)生了受擾運(yùn)動(dòng)。如果要想使船舶在海面上保持一定的位置，或者當(dāng)出現(xiàn)位置偏差時(shí)，能夠自動(dòng)回到設(shè)定的位置，則需要船舶具有能夠產(chǎn)生反力和反力矩的能力。利用推力器提供的力和力矩去抵抗環(huán)境力，保持所要求的船位是一種理想的方法，這種方法稱(chēng)為動(dòng)力定位。所謂船舶動(dòng)力定位系統(tǒng)，就是利用推力器來(lái)控制船舶位置及其首向的系統(tǒng)。船舶動(dòng)態(tài)具有大慣性、時(shí)滯、非線性等特點(diǎn)：船在海面上又易受風(fēng)、浪、流等環(huán)

2、境因素的影響，使得船舶動(dòng)力定位控制成為一個(gè)帶有不確定擾動(dòng)項(xiàng)的非線性控制問(wèn)題。采用傳統(tǒng)PID控制策略及常規(guī)控制策略已遠(yuǎn)不能滿足控制性能和系統(tǒng)魯棒性的要求，該領(lǐng)域仍存在需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題：一是船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型的非線性問(wèn)題：二是用于控制器設(shè)計(jì)的模型存在干擾問(wèn)題。鑒于上述問(wèn)題，如何將一些更為有效的控制算法應(yīng)用于動(dòng)力定位控制領(lǐng)域顯得更為重要。針對(duì)以上問(wèn)題，本文特別討論了近20幾年來(lái)最具代表性的、具有里程碑意義的非線性設(shè)計(jì)方法，即Backstep

3、ping算法。 本文研究了基于Backstepping的船舶動(dòng)力定位控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。建立了帶有不確定擾動(dòng)的船舶動(dòng)力定位非線性數(shù)學(xué)模型?；贐ackstepping方法設(shè)計(jì)了兩種船舶動(dòng)力定位非線性魯棒控制器。首先對(duì)帶有不確定擾動(dòng)，且擾動(dòng)界已知的動(dòng)力定位船舶模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，并取得了全局指數(shù)穩(wěn)定的控制效果。考慮到海洋環(huán)境所具有的隨機(jī)性對(duì)船舶影響，又對(duì)帶有界未知擾動(dòng)的船舶模型進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)，通過(guò)證明滿足了L2控制標(biāo)準(zhǔn)，取得了全局穩(wěn)定