【摘要】：為了提升船舶航行時的安全性與經濟性,針對船舶智能控制中的航向與航跡保持控制問題,本文采用自抗擾控制和積分滑�？刂葡嘟Y合的復合型控制算法分別進行航向與航跡保持控制器的設計,并通過Matlab進行仿真驗證。具體研究內容如下:1.船舶航向積分滑模自抗擾保持控制器的設計:采用能更加精確地描述船舶動態(tài)性能的二階非線性KT方程作為船舶運動控制的數(shù)學模型,對自抗擾算法中的跟蹤微分器與非線性誤差反饋控制律進行再設計。借助sign函數(shù)構造三階跟蹤微分器,對目標航向及其微分進行精確提取;采用線性擴張觀測器對實際航向與內外界總擾動進行實時在線估計與補償;在非線性誤差反饋控制律的設計中,構造積分滑模面函數(shù),消除靜態(tài)誤差,加快系統(tǒng)收斂速度;借助指數(shù)趨近律削弱積分滑�？刂圃斐傻南到y(tǒng)抖振;借助Hurwitz判據,實現(xiàn)積分滑模面函數(shù)與線性擴張狀態(tài)觀測器參數(shù)化,減少控制器參數(shù),設計了一種積分滑模自抗擾航向保持控制器。2.船舶航跡全程積分滑模自抗擾保持控制器的設計:針對缺少橫向動力裝置的欠驅動船舶航跡跟蹤控制問題,采用間接控制方法,利用雙曲正切函數(shù),建立回歸計劃航跡的期望船首向方程,設計航向保持控制器跟蹤期望船首向,將航跡保持控制轉化為航向鎮(zhèn)定。在期望船首向控制器的設計過程中,引入全程積分滑模,消除了較大初始誤差情況下被控系統(tǒng)的超調量,同時縮短了系統(tǒng)的穩(wěn)定時間。3.仿真驗證:本文以“Marine”輪為仿真對象,利用Matlab分別進行了不同海況條件下的航向保持控制與航跡保持控制(直線航跡和曲線航跡)計算機仿真實驗,將積分滑模自抗擾控制器與傳統(tǒng)的自抗擾控制器的仿真結果進行比較分析表明,本文設計的積分滑模自抗擾控制器可快速準確地跟蹤至目標航向與航跡,無靜差,對外界干擾具有一定的魯棒性。
【學位授予單位】：大連海事大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U664.82
【圖文】：

ｕ邋—邋８逡逑式中，６。為對系統(tǒng)（３．１）中控制增益的估計，本文取逡逑本章節(jié)設計的航向保持控制器原理圖如圖３．１所示。逡逑邐Ｍｗｌ邋ｒｚ＾ｉ邋邐邋￣￣邐｜邋船艇逡逑跟蹤狀態(tài)誤邋？，邐＾邐ｕ邋Ｓｉｍｒａｔｉｏｎ邋ｉｒ蛇機邋ｓ動控泡邋ｖ逡逑＾邐＾邐＾邋ｎｒ邋~=—＾邋—逡逑益邐Ｙ邋橚律邐邐１邐Ｉ邐Ｉ邐型逡逑Ｆ邋ｒ—￣逡逑＿ｌ

本文編號：2751634