針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)船舶航行過(guò)程中受到內(nèi)外部不確定因素的干擾,導(dǎo)致船舶不能準(zhǔn)確跟蹤至期望航向問(wèn)題,結(jié)合分?jǐn)?shù)階理論和傳統(tǒng)滑模理論的優(yōu)點(diǎn)和可行性,對(duì)傳統(tǒng)滑模的滑模面和趨近律進(jìn)行改進(jìn)。利用分?jǐn)?shù)階微積分算子代替整數(shù)階微積分算子,構(gòu)造出分?jǐn)?shù)階滑模面和分?jǐn)?shù)階趨近律,進(jìn)而設(shè)計(jì)出基于分?jǐn)?shù)階滑模的船舶航向保持控制器。通過(guò)選取合適的分?jǐn)?shù)階階次使船舶航向控制系統(tǒng)更具靈活性。通過(guò)MATLAB仿真進(jìn)行控制器效果驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,基于分?jǐn)?shù)階滑模的船舶航向保持控制器能夠在無(wú)干擾、有干擾兩種情況下實(shí)現(xiàn)對(duì)船舶航向的快速、準(zhǔn)確跟蹤,具有良好的控制效果。 

【文章來(lái)源】：上海海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,41(03)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

基于分?jǐn)?shù)階滑模的船舶航向保持控制器結(jié)構(gòu)

仿真2:期望航向?yàn)?0°,船舶初始條件不變,風(fēng)浪干擾為定值0.001。由于海浪運(yùn)動(dòng)復(fù)雜且不規(guī)則,采用ITTC認(rèn)可的白噪聲驅(qū)動(dòng)二階振蕩函數(shù)模擬海浪干擾,海浪模型的二階傳遞函數(shù)H(s)=0.419 8s/(s2+0.363 8s+0.367 5)。在此仿真條件下,航向角和舵角的變化見(jiàn)圖3。受風(fēng)浪干擾時(shí):系統(tǒng)可以在160 s時(shí)收斂至期望航向后又產(chǎn)生較小超調(diào)量,最終在310 s收斂至期望航向,并保持穩(wěn)定;航向角變化曲線存在略微超調(diào)現(xiàn)象,且上下浮動(dòng),屬正�，F(xiàn)象;航向角變化幅度小,控制過(guò)程受外界干擾影響小,抗干擾性良好;舵角在 [-10.5°, 23°]范圍內(nèi)變化,滿足舵角要求;航向穩(wěn)定時(shí),舵角曲線周期穩(wěn)定在[-8°,-2°]范圍內(nèi),用以抵消風(fēng)流壓差角,符合實(shí)際情況。圖3 有風(fēng)浪干擾時(shí)航向角和舵角變化(仿真2)

圖2 無(wú)干擾時(shí)航向角和舵角變化(仿真1)仿真3:為驗(yàn)證控制器的普適性,本文還進(jìn)行了變航向曲線信號(hào)跟蹤實(shí)驗(yàn)。選取幅值為60°,頻率為0.04 rad/s的正弦波,在無(wú)干擾情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果如圖4所示。控制器可以實(shí)時(shí)跟蹤至設(shè)定的正弦曲線跟蹤信號(hào),且精度較高,有較小超調(diào)量;舵角在[-20°,20°]范圍內(nèi)變化,變化平緩,變化范圍合理。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號(hào)：3232392