本文關(guān)鍵詞：基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制的自主海洋航行器協(xié)同路徑跟蹤

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【摘要】：近年來(lái),隨著海洋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,自主海洋航行器的工作方式已經(jīng)由原來(lái)的單一作業(yè)方式發(fā)展為協(xié)同編隊(duì)作業(yè)方式。多個(gè)自主海洋航行器協(xié)同合作可以完成單一個(gè)體無(wú)法完成的任務(wù)。因此,研究多個(gè)自主海洋航行器的協(xié)同路徑跟蹤控制問(wèn)題具有重要的實(shí)際意義。本文以全驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器和欠驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器作為研究對(duì)象,結(jié)合非線性系統(tǒng)理論、圖論、動(dòng)態(tài)面設(shè)計(jì)技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)技術(shù)、狀態(tài)反饋和輸出反饋等理論工具。考慮系統(tǒng)中存在的不確定性、控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、狀態(tài)變量不可測(cè)、系統(tǒng)外部存在擾動(dòng)和控制信號(hào)輸入飽和問(wèn)題等。主要的研究工作包括以下幾個(gè)方面： 第一,針對(duì)含有不確定性和環(huán)境擾動(dòng)的自主海洋航行器的協(xié)同路徑跟蹤控制問(wèn)題,結(jié)合動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)分別對(duì)全驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器和欠驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器進(jìn)行協(xié)同路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì),利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)中存在的不確定性及環(huán)境擾動(dòng)部分進(jìn)行在線逼近,提出了一種基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面方法的協(xié)同路徑跟蹤控制策略。Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致最終有界的。仿真結(jié)果表明了所給出控制算法的有效性。 第二,考慮實(shí)際中自主海洋航行器由于技術(shù)或復(fù)雜環(huán)境干擾等原因致使的航速不容易精確測(cè)量的問(wèn)題,采用輸出反饋方法,通過(guò)利用自主海洋航行器的位置測(cè)量值獲得反饋控制器所需要的速度估計(jì)值,進(jìn)而進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)。同時(shí)結(jié)合動(dòng)態(tài)面控制技術(shù),并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)中存在的不確定性部分進(jìn)行在線逼近,研究了基于觀測(cè)器的自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面的協(xié)同路徑跟蹤控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。通過(guò)Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了協(xié)同路徑跟蹤誤差可以收斂到原點(diǎn)附近很小的鄰域內(nèi),仿真結(jié)果表明了所給出控制算法的有效性。 第三,針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器,考慮了系統(tǒng)外部存在擾動(dòng)的問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種濾波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)律。這種自適應(yīng)方法具有低頻學(xué)習(xí)的能力,能夠過(guò)濾掉擾動(dòng)中的高頻分量并對(duì)擾動(dòng)中的低頻部分進(jìn)行很好的學(xué)習(xí),使得采用常規(guī)自適應(yīng)方法對(duì)系統(tǒng)不確定性部分進(jìn)行補(bǔ)償而可能使控制信號(hào)產(chǎn)生高頻振蕩的問(wèn)題得到解決,有利于工程實(shí)現(xiàn)。Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致最終有界的。仿真結(jié)果表明了所給出控制算法的有效性。 第四,考慮了自主海洋航行器的控制信號(hào)輸入飽和問(wèn)題。分別針對(duì)全驅(qū)動(dòng)和欠驅(qū)動(dòng)自主海洋航行器，采用輔助系統(tǒng)進(jìn)行控制器設(shè)計(jì),研究了一種含抗飽和控制結(jié)構(gòu)的協(xié)同路徑跟蹤控制算法,使得控制信號(hào)即使在輸入飽和的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)很好的控制效果。同時(shí),引入了一種分布式速度估計(jì)策略,去掉了期望速度全局已知的假設(shè)條件,大大地減少了信息通訊量。Lyapunov穩(wěn)定性分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致最終有界的。仿真結(jié)果表明了所給出控制算法的有效性。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U675.7;TP273

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前5條

1 李世華,田玉平;非完整移動(dòng)機(jī)器人的軌跡跟蹤控制[J];控制與決策;2002年03期

2 李世華,田玉平;非完整移動(dòng)機(jī)器人的有限時(shí)間跟蹤控制算法研究[J];控制與決策;2005年07期

3 郭晨;汪洋;孫富春;沈智鵬;;欠驅(qū)動(dòng)水面船舶運(yùn)動(dòng)控制研究綜述[J];控制與決策;2009年03期

4 董文杰,霍偉;鏈?zhǔn)较到y(tǒng)的軌跡跟蹤控制[J];自動(dòng)化學(xué)報(bào);2000年03期

5 劉春厚,潘東民,吳誼山;海底管道維修方法綜述[J];中國(guó)海上油氣;2004年01期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王曉飛;基于解析模型預(yù)測(cè)控制的欠驅(qū)動(dòng)船舶路徑跟蹤控制研究[D];上海交通大學(xué);2009年

2 向先波;二階非完整性水下機(jī)器人的路徑跟蹤與協(xié)調(diào)控制研究[D];華中科技大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：1173517