本文關鍵詞：欠驅動船舶軌跡跟蹤滑模非線性控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：欠驅動船舶是一個特殊的非線性系統(tǒng),具有多輸入、多輸出、強耦合、非完整性等特性。船舶在大洋航行中,風、浪、流等干擾引起的船舶運動干擾,究其本質可歸為船舶模型參數攝動,而由于船舶裝載質量和船速的動態(tài)變化,導致船舶模型參數不確定性。由于實際船舶速度狀態(tài)矢量通常難以測量到,所以傳統(tǒng)控制方法難以解決這個問題。隨著快速發(fā)展的船舶與海洋工程系統(tǒng)中更多復雜的任務需求,探索新的船舶控制方法已經成為最近幾年的熱點。本文主要研究欠驅動船舶軌跡跟蹤的滑模非線性控制,完成的主要研究工作如下：(1)針對欠驅動船舶速度狀態(tài)矢量不可測的軌跡跟蹤控制問題,設計了基于觀測器的欠驅動船舶輸出反饋滑�？刂破�。首先利用Lyapunov方法設計出穩(wěn)定的觀測器,然后根據期望軌跡與實際位置信息相結合設計出運動學回路速度虛擬控制律,通過速度誤差的鎮(zhèn)定實現軌跡跟蹤誤差的鎮(zhèn)定控制。在動力學回路設計一階、二階滑模面,采用指數趨近律得到推力滑模控制律與轉艏力矩滑�？刂坡�,并利用Lyapunov方法進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。(2)針對存在模型參數不確定和外界干擾的欠驅動船舶軌跡跟蹤問題,設計了RBF神經網絡自適應滑�？刂破�。將外界干擾視為模型參數不確定部分,利用RBF可以逼近任意函數的特性,估計船舶模型的未知項。根據期望軌跡與實際位置信息相結合設計出運動學回路速度虛擬控制律,通過速度誤差的鎮(zhèn)定來實現軌跡跟蹤誤差的鎮(zhèn)定控制。在動力學回路設計一階、二階滑模面,采用指數趨近律得到推力自適應滑�？刂坡膳c轉艏力矩自適應滑�？刂坡�,并利用Lyapunov方法進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。(3)對于上述設計的輸出反饋滑�？刂破髋cRBF神經網絡自適應滑�？刂破鬟M行了仿真驗證。仿真結果表明,上述控制算法均可實現對封閉型軌跡與開放型軌跡的精確跟蹤控制,從而驗證了所設計控制算法的有效性。
【關鍵詞】：欠驅動船舶 非線性系統(tǒng) 滑�？刂� RBF神經網絡 軌跡跟蹤
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82;TP13
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景和意義10-11
• 1.2 欠驅動水面船舶軌跡跟蹤控制研究現狀11-14
• 1.3 論文主要工作14-15
• 第2章 欠驅動船舶軌跡跟蹤非線性控制理論基礎15-24
• 2.1 Lyapunov穩(wěn)定性理論15-18
• 2.1.1 基本概念15-16
• 2.1.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理16-18
• 2.1.3 Barbalat引理18
• 2.2 滑模變結構控制18-21
• 2.2.1 滑模變結構控制基本原理18-20
• 2.2.2 滑模變結構控制的定義20
• 2.2.3 幾種典型的趨近律20-21
• 2.3 神經網絡方法21-23
• 2.4 本章小結23-24
• 第3章 基于觀測器的欠驅動船舶軌跡跟蹤輸出反饋滑�？刂�24-47
• 3.1 控制問題描述24-25
• 3.2 觀測器設計25-27
• 3.2.1 構造觀測器25-27
• 3.2.2 觀測器穩(wěn)定性分析27
• 3.3 運動學回路虛擬控制律設計27-28
• 3.4 動力學回路滑�？刂坡稍O計28-30
• 3.4.1 縱向推力滑�？刂坡稍O計28-29
• 3.4.2 轉向力矩滑�？刂坡稍O計29-30
• 3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析30-31
• 3.6 仿真研究與分析31-46
• 3.6.1 封閉型軌跡跟蹤32-39
• 3.6.2 開放型軌跡跟蹤39-46
• 3.7 本章小結46-47
• 第4章 欠驅動船舶軌跡跟蹤RBF神經網絡自適應滑�？刂�47-69
• 4.1 控制問題描述47-48
• 4.2 運動學回路虛擬控制律設計48-49
• 4.3 動力學回路滑�？刂坡稍O計49-53
• 4.3.1 縱向推力滑�？刂坡稍O計49-51
• 4.3.2 轉向力矩滑�？刂坡稍O計51-53
• 4.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析53-54
• 4.5 仿真研究與分析54-68
• 4.5.1 封閉型軌跡跟蹤54-61
• 4.5.2 開放型軌跡跟蹤61-68
• 4.6 本章小結68-69
• 第5章 結論與展望69-71
• 參考文獻71-75
• 致謝75

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本文編號：274760