本文關(guān)鍵詞：基于Backstepping的船舶航向非線性控制方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文通過對Backstepping設(shè)計方法的學(xué)習(xí)和研究，設(shè)計了一種基于Backstepping的船舶航向自適應(yīng)魯棒非線性控制器。 近年來，，非線性控制系統(tǒng)的研究越來越受到了很多學(xué)者的重視。特別是非線性系統(tǒng)幾何理論的誕生，為非線性控制理論的發(fā)展提供了有利條件。Backstepping是非線性控制的一種強(qiáng)有力的工具，是一種基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的非線性控制方法，此方法是由Kokotovic于1991年首次提出的。在非線性控制領(lǐng)域中，Backstepping設(shè)計方法已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。目前，它與自適應(yīng)控制、魯棒控制、PID控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等控制方法的結(jié)合已經(jīng)得到了應(yīng)用。為了研究的需要本文介紹了一些Lyapunov穩(wěn)定性的相關(guān)知識及Backstepping的設(shè)計原理。 眾所周知，船舶航向控制系統(tǒng)模型存在嚴(yán)重的非線性。此外，由于裝載狀態(tài)、船速、外界環(huán)境干擾等時常發(fā)生變化，船舶航向控制系統(tǒng)模型中存在兩種明顯的不確定性，即模型參數(shù)和外界干擾的不確定性。鑒于上述問題，客觀上提出了發(fā)展魯棒性更強(qiáng)、適應(yīng)性更好的船舶操縱控制器的要求，將有效的控制算法應(yīng)用于船舶運(yùn)動控制領(lǐng)域顯得更為重要。為了便于設(shè)計，本文給出了具有不確定性船舶航向控制系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型，介紹了船舶航向控制的基本知識和控制原理。 一個未考慮魯棒性的非線性自適應(yīng)控制器，在外部干擾下可能導(dǎo)致整個閉環(huán)系統(tǒng)崩潰，從而出現(xiàn)了許多改進(jìn)的自適應(yīng)控制方案使系統(tǒng)具有一定的魯棒性。本文通過運(yùn)用Backstepping的設(shè)計方法，為參數(shù)化的嚴(yán)格反饋系統(tǒng)在不確定性存在的情況下，建立了一種自適應(yīng)魯棒控制方案。新的設(shè)計參數(shù)的引進(jìn)避免了設(shè)計過程出現(xiàn)奇異值的現(xiàn)象。積分環(huán)節(jié)對于某些控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)無差控制已為人們所共識，本文在Backstepping設(shè)計過程中引入了積分項，設(shè)計了一種帶有積分器的非線性自適應(yīng)魯棒船舶航向控制器。仿真結(jié)果證明了所設(shè)計控制器的有效性。
【關(guān)鍵詞】：Backstepping 自適應(yīng)控制 Lyapunov 船舶航向控制 積分器
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：U666.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 非線性控制理論的發(fā)展10-11
• 1.2 船舶運(yùn)動控制及自動舵的發(fā)展11-12
• 1.3 課題的提出12-13
• 1.4 論文研究內(nèi)容13-15
• 第2章 穩(wěn)定性理論基礎(chǔ)15-20
• 2.1 引言15
• 2.2 穩(wěn)定性的一般概念15-16
• 2.3 Lyapunov穩(wěn)定性理論16-20
• 2.3.1 Lyapunov意義下的穩(wěn)定性定義16-17
• 2.3.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理17-20
• 第3章 Backstepping設(shè)計工具20-32
• 3.1 Backstepping的概述20-24
• 3.1.1 Backstepping的設(shè)計方法20-23
• 3.1.2 Backstepping的發(fā)展23-24
• 3.2 自適應(yīng) Backstepping24-30
• 3.3 帶有積分器的Backstpping設(shè)計30-32
• 3.3.1 問題的描述及設(shè)計過程30-31
• 3.2.2 結(jié)論31-32
• 第4章 船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型32-42
• 4.1 船舶平面坐標(biāo)系32-34
• 4.2 船舶運(yùn)動的一般方程34
• 4.3 狀態(tài)空間型船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型34-37
• 4.3.1 二自由度狀態(tài)空間型模型船舶數(shù)學(xué)模型34-37
• 4.3.2 三自由度狀態(tài)空間型模型船舶數(shù)學(xué)模型37
• 4.4 船舶運(yùn)動線性與非線性模型37-39
• 4.4.1 Nomoto船舶數(shù)學(xué)模型37-39
• 4.4.2 Norrbin非線性船舶運(yùn)動模型39
• 4.5 舵機(jī)模型39-40
• 4.6 船舶運(yùn)動的干擾信號40
• 4.7 具有不確定性的船舶運(yùn)動數(shù)學(xué)模型40-42
• 第5章 船舶航向自適應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計42-59
• 5.1 船舶航向控制42-46
• 5.1.1 船舶航向控制原理42-44
• 5.1.2 船舶航向控制的性能指標(biāo)44-45
• 5.1.3 參考模型45-46
• 5.2 船舶自動舵的PID控制器的設(shè)計46-51
• 5.3 非線性船舶航向自動舵的Backstepping設(shè)計51-54
• 5.3.1 船舶航向跟蹤非線性控制器設(shè)計51-53
• 5.3.2 仿真研究53-54
• 5.4 非線性船舶航向自適應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計54-59
• 5.4.1 帶有積分器的船舶航向自適應(yīng)魯棒控制器的設(shè)計54-57
• 5.4.2 仿真實例57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 攻讀學(xué)位期間公開發(fā)表論文64-65
• 致謝65-66
• 研究生履歷66

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 宋鴻飛;孫秀霞;董文瀚;林巖;;超機(jī)動飛行的動態(tài)面Backstepping控制[J];飛行力學(xué);2009年03期

2 李永明;佟紹成;;一類MIMO非線性不確定系統(tǒng)基于Backstepping設(shè)計的自適應(yīng)模糊輸出跟蹤控制[J];遼寧工學(xué)院學(xué)報;2006年05期

3 管成,朱善安;基于Backstepping的電液伺服系統(tǒng)多級自適應(yīng)滑�？刂芠J];儀器儀表學(xué)報;2005年06期

4 張友安,胡云安;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的非線性系統(tǒng)穩(wěn)定自適應(yīng)控制[J];機(jī)器人;2001年S1期

5 歐陽玲,陳佳實,李彥平;液壓伺服系統(tǒng)的自適應(yīng)控制[J];機(jī)械設(shè)計與研究;1986年06期

6 龍緒明;智能機(jī)器人自適應(yīng)控制的分布式計算機(jī)系統(tǒng)[J];電子元件與材料;1989年06期

7 弗·弗·布舒葉夫;奧·克·齊普諾夫;史常任;;具有自適應(yīng)控制供油系統(tǒng)的液體靜壓軸承[J];機(jī)床與液壓;1989年04期

8 鄭秋生;吳天福;;飛行器模擬加熱裝置的模型辨識和自適應(yīng)控制[J];鄭州大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);1991年02期

9 彭小奇;周孑民;梅熾;姚汝信;唐英;;煉鎳用礦熱電爐生產(chǎn)過程的計算機(jī)輔助模糊自適應(yīng)控制[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1993年06期

10 于健;謝宗安;;一種模型參考時滯跟蹤自適應(yīng)控制新方法[J];貴州工業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1993年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜佳璐;于雙和;郭晨;趙永生;;一類具有未知控制方向的不確定非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

2 韓存武;馬曉軍;文傳源;;一類非最小相位非線性系統(tǒng)的直接自適應(yīng)控制[A];1994年中國控制會議論文集[C];1994年

3 許建強(qiáng);袁震東;;基于小波網(wǎng)絡(luò)的非線性離散系統(tǒng)穩(wěn)定自適應(yīng)控制[A];第二十一屆中國控制會議論文集[C];2002年

4 師五喜;;一類非線性離散時間系統(tǒng)直接自適應(yīng)模糊控制[A];第25屆中國控制會議論文集（中冊）[C];2006年

5 李洪全;王京;;基于粒子群算法的自適應(yīng)PID控制[A];冶金企業(yè)自動化、信息化與創(chuàng)新——全國冶金自動化信息網(wǎng)建網(wǎng)30周年論文集[C];2007年

6 杜濤;符曦;;基于模糊集理論的直流電動機(jī)自適應(yīng)控制器的設(shè)計[A];1995年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議暨智能自動化專業(yè)委員會成立大會論文集（上冊）[C];1995年

7 張紀(jì)會;武玉強(qiáng);初學(xué)導(dǎo);;輸入受限的自適應(yīng)控制[A];1996中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1996年

8 趙國強(qiáng);羅云林;張靜;;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在無刷直流電機(jī)控制中的應(yīng)用[A];1998中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1998年

9 慕小武;張懷宙;;一類不確定非線性系統(tǒng)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制[A];1995年中國控制會議論文集（上）[C];1995年

10 孟凡利;張承進(jìn);;時變隨機(jī)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制[A];1997中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];1997年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 羌菊興 舒縈 凌鷹鶴 羅文欽（作者單位：寶鋼集團(tuán)寶鋼股份公司）;自適應(yīng)控制技術(shù)確保精確軋制[N];中國冶金報;2005年

2 武鎧 通訊員 王志岐;吳宏鑫:掌控?zé)o限 研究無涯[N];中國航天報;2004年

3 本報記者 王笑梅;為了“中國制造”更完美[N];遼寧日報;2009年

4 武鎧 王志岐;情系航天[N];大眾科技報;2005年

5 本報記者　 張少晨;06款梅賽德斯-奔馳Viano上市[N];中國工業(yè)報;2006年

6 中國網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)公司江蘇省分公司 梁文斌;通信機(jī)房節(jié)能降耗前景廣闊[N];人民郵電;2008年

7 張建輝 吳松;TD—SCDMA積跬步 HSDPA以致千里[N];通信產(chǎn)業(yè)報;2005年

8 席秀梅;奔馳高端MPV進(jìn)軍中國[N];中國交通報;2006年

9 ;透過CIMT2007 認(rèn)識我國機(jī)床工業(yè)[N];機(jī)電商報;2007年

10 記者 陳鋒;宇通集團(tuán)出口創(chuàng)匯“東成西就”[N];鄭州日報;2006年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張正強(qiáng);不確定非線性系統(tǒng)的Backstepping控制[D];南京理工大學(xué);2011年

2 李靖;幾類非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)Backstepping神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D];西安電子科技大學(xué);2009年

3 王海瑞;密閉式城市生活垃圾直接氣化熔融焚燒過程控制策略研究[D];昆明理工大學(xué);2007年

4 叢佩超;空間機(jī)械臂抓取目標(biāo)的碰撞前構(gòu)型規(guī)劃與控制問題研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

5 王紅睿;一類欠驅(qū)動系統(tǒng)輸出跟蹤控制問題的理論和方法研究[D];吉林大學(xué);2009年

6 馬博軍;欠驅(qū)動非線性橋式吊車自動控制系統(tǒng)研究[D];南開大學(xué);2009年

7 關(guān)巍;基于Backstepping的船舶運(yùn)動非線性自適應(yīng)魯棒控制[D];大連海事大學(xué);2010年

8 唐建林;基于模型的液壓六自由度運(yùn)動平臺自適應(yīng)控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2009年

9 劉之濤;非線性系統(tǒng)控制理論若干問題研究及其應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2010年

10 武曉晶;具有輸入輸出約束特性的非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制研究[D];燕山大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 趙之韻;船舶動力定位系統(tǒng)控制器設(shè)計[D];大連海事大學(xué);2009年

2 劉濤;未知控制方向非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)控制[D];西安電子科技大學(xué);2011年

3 鄭瑩瑩;模糊控制在熱風(fēng)爐控制中的應(yīng)用研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

4 張蕊;考慮時滯的靜止無功補(bǔ)償器backstepping控制設(shè)計[D];遼寧工業(yè)大學(xué);2012年

5 吳健珍;6-DOF并聯(lián)機(jī)器人非線性魯棒自適應(yīng)控制[D];燕山大學(xué);2002年

6 于建江;基于后推設(shè)計的魯棒自適應(yīng)模糊控制研究[D];揚(yáng)州大學(xué);2004年

7 查富生;高速車銑復(fù)合加工中心銑削過程的智能控制[D];蘭州理工大學(xué);2005年

8 薛光明;深海集礦機(jī)按預(yù)定路徑自行走控制的研究[D];中南大學(xué);2004年

9 徐志成;基于微粒群優(yōu)化的控制系統(tǒng)設(shè)計研究[D];浙江大學(xué);2006年

10 黃浩;排油污水監(jiān)控系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];浙江大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于Backstepping的船舶航向非線性控制方法的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：502763