本文關(guān)鍵詞：基于滑模的欠驅(qū)動水面船舶編隊控制

  更多相關(guān)文章： 滑�？刂破� 編隊控制 航跡跟蹤 欠驅(qū)動船舶

【摘要】：近年來,隨著航運應(yīng)用的普及和發(fā)展,水面船舶編隊控制已經(jīng)引起了廣泛的研究興趣。水面船舶編隊系統(tǒng),基于自動化技術(shù),可以使行進(jìn)中的編隊里的每個獨立船舶,在航向、速度和相對位姿上都精確地達(dá)到期望要求,從而實現(xiàn)獨立水面船舶很難完成的復(fù)雜任務(wù)。水面船舶編隊控制技術(shù)無論是應(yīng)用在軍用領(lǐng)域還是民用領(lǐng)域,都有很大的應(yīng)用潛力,其的研究具有很強的理論意義和應(yīng)用價值。本文基于滑�？刂评碚撆c反饋控制方法,對欠驅(qū)動水面船舶的編隊控制問題進(jìn)行詳細(xì)研究：一、欠驅(qū)動船舶編隊控制問題描述。水面欠驅(qū)動船舶運動狀態(tài)采用二維坐標(biāo)系近似描述形式,給出了大地坐標(biāo)系和局部體坐標(biāo)系及其坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系。并研究了欠驅(qū)動船舶運動控制數(shù)學(xué)描述方法,即欠驅(qū)動船舶動力學(xué)方程和運動學(xué)方程。進(jìn)而設(shè)計船舶編隊控制框架,它包括兩個主要控制問題,即領(lǐng)導(dǎo)者跟蹤期望航跡問題和跟隨者與領(lǐng)導(dǎo)者保持編隊隊形問題。二、針對領(lǐng)導(dǎo)者跟蹤期望航跡控制問題,首先通過虛擬船舶給出領(lǐng)導(dǎo)者船舶的期望航跡,然后建立領(lǐng)導(dǎo)者船舶與期望航跡的運動學(xué)誤差方程,并基于滑�？刂评碚摓轭I(lǐng)導(dǎo)者船舶設(shè)計航跡跟蹤控制器,實現(xiàn)對期望航跡的跟蹤控制,同時滿足對海風(fēng)、海浪和洋流等外界擾動的抑制要求,最后,通過仿真實驗驗證所設(shè)計的控制器一致收斂的有效性。三、針對跟隨者與領(lǐng)導(dǎo)者保持編隊隊形問題,將編隊控制問題轉(zhuǎn)化為船舶之間保持固定距離和航向角的問題�？紤]領(lǐng)導(dǎo)者船舶與跟隨者船舶航行時的位置與速度關(guān)系,設(shè)計編隊誤差方程,并基于滑模理論為跟隨者船舶設(shè)計編隊控制器,保證船舶間的相對距離和相對航向角達(dá)到期望要求,并推導(dǎo)控制器李亞普諾夫穩(wěn)定性條件,最后仿真驗證控制器有效性。四、結(jié)合航跡跟蹤控制器與編隊控制器,實現(xiàn)船舶編隊整體跟蹤期望軌跡運動和隊形保持。針對系統(tǒng)存在的模型參數(shù)不確定性和外界海洋環(huán)境擾動問題,進(jìn)行分析討論和仿真驗證。五、總結(jié)論文期間所做工作,對詳細(xì)分析了論文期間所遇到的難點問題,總結(jié)論文存在的不足和有待進(jìn)一步解決的問題。
【關(guān)鍵詞】：滑�？刂破� 編隊控制 航跡跟蹤 欠驅(qū)動船舶
【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】：2016
【分類號】：U675.79
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究的目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 存在的問題與不足14
• 1.4 本文的主要工作與內(nèi)容14-16
• 第二章 欠驅(qū)動船舶編隊控制問題描述16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 欠驅(qū)動船舶運動的數(shù)學(xué)方程16-19
• 2.2.1 參考坐標(biāo)系16-18
• 2.2.2 欠驅(qū)動船舶的運動學(xué)方程18
• 2.2.3 欠驅(qū)動船舶的動力學(xué)方程18-19
• 2.3 欠驅(qū)動船舶運動的控制問題19-20
• 2.3.1 問題描述19
• 2.3.2 控制目標(biāo)19-20
• 2.4 預(yù)備知識20-25
• 2.4.1 李雅普諾夫穩(wěn)定性20-22
• 2.4.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制22-24
• 2.4.3 船舶參數(shù)不確定性24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 第三章 欠驅(qū)動船舶航跡跟蹤控制器的設(shè)計26-37
• 3.1 引言26
• 3.2 問題描述26-28
• 3.3 控制器設(shè)計28-32
• 3.3.1 推進(jìn)力控制律F的設(shè)計28-29
• 3.3.2 轉(zhuǎn)矩控制律T的設(shè)計29-32
• 3.4 穩(wěn)定性分析32-33
• 3.5 仿真結(jié)果33-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 第四章 欠驅(qū)動船舶編隊控制器的設(shè)計37-52
• 4.1 引言37
• 4.2 問題描述37-41
• 4.3 控制器設(shè)計41-46
• 4.3.1 編隊控制運動學(xué)41-42
• 4.3.2 編隊控制動力學(xué)42-46
• 4.4 穩(wěn)定性分析46-47
• 4.5 結(jié)果仿真47-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 第五章 船舶編隊控制的仿真52-59
• 5.1 引言52
• 5.2 航行中的編隊控制仿真52-57
• 5.3 本章小節(jié)57-59
• 結(jié)論59-60
• 參考文獻(xiàn)60-65
• 致謝65

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本文編號：648206