本文采用了分?jǐn)?shù)階滑模理論和自抗擾控制理論相結(jié)合的方法,對(duì)船舶航向保持控制和航跡跟蹤控制進(jìn)行研究,旨在解決欠驅(qū)動(dòng)船舶航向航跡控制問題,并提高船舶控制器在航向、航跡控制方面的控制精度,減少系統(tǒng)的超調(diào)量,提高系統(tǒng)的抗干擾能力,通過仿真驗(yàn)證可知,所設(shè)計(jì)的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的快速精確跟蹤,抗干擾性好,魯棒性強(qiáng)。1.船舶航向保持控制器的設(shè)計(jì):采用含有非線性項(xiàng)的Norrbin模型精確描述船舶運(yùn)動(dòng)性能,利用分?jǐn)?shù)階微積分算子構(gòu)造出分?jǐn)?shù)階滑模面,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性,加快收斂速度;考慮到滑模變結(jié)構(gòu)控制中出現(xiàn)的抖振問題,引入分?jǐn)?shù)階指數(shù)趨近律來減弱抖振現(xiàn)象;結(jié)合非線性船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計(jì)出具有較強(qiáng)魯棒性和抗干擾性的分?jǐn)?shù)階滑模航向保持控制律;針對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部不穩(wěn)定性和外界干擾,采用自抗擾控制算法中的線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器對(duì)總擾動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)和補(bǔ)償,并通過設(shè)計(jì)線性自抗擾控制算法中的誤差反饋控制律,實(shí)現(xiàn)自抗擾控制算法與滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的結(jié)合,得出基于分?jǐn)?shù)階滑模自抗擾的船舶航向保持控制器,提高了航向保持控制器的控制精度和抗干擾性。2.船舶航跡跟蹤控制器的設(shè)計(jì):利用雙曲正切函數(shù),建立期望船艏向角方程,通過跟蹤期望船艏向角,來實(shí)... 

【文章來源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 船舶航向控制研究現(xiàn)狀
        1.2.2 船舶航跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀
        1.2.3 分?jǐn)?shù)階滑模研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究意義
    1.4 本文創(chuàng)新點(diǎn)與組織結(jié)構(gòu)
2 基礎(chǔ)知識(shí)
    2.1 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 船舶運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系
        2.1.2 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型
    2.2 分?jǐn)?shù)階微積分
        2.2.1 分?jǐn)?shù)階微積分定義
        2.2.2 分?jǐn)?shù)階微積分的性質(zhì)
        2.2.3 分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的求解
    2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 抖振問題
        2.3.3 分?jǐn)?shù)階滑�？刂破髟O(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析
    2.4 自抗擾控制
        2.4.1 自抗擾控制概述
        2.4.2 自抗擾控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
3 分?jǐn)?shù)階滑模自抗擾航向保持控制器設(shè)計(jì)及仿真
    3.1 問題描述
    3.2 航向保持控制器設(shè)計(jì)
        3.2.1 分?jǐn)?shù)階滑模航向保持控制器設(shè)計(jì)
        3.2.2 分?jǐn)?shù)階滑模自抗擾航向保持控制器設(shè)計(jì)
    3.3 仿真結(jié)果分析
    3.4 對(duì)比驗(yàn)證分析
    3.5 本章小節(jié)
4 基于改進(jìn)型自抗擾分?jǐn)?shù)階滑模航跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)及仿真
    4.1 問題描述
    4.2 航跡跟蹤控制器設(shè)計(jì)
        4.2.1 跟蹤微分器
        4.2.2 改進(jìn)型線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器
        4.2.3 非線性誤差反饋控制律設(shè)計(jì)
    4.3 仿真與結(jié)果分析
        4.3.1 直線航跡仿真
        4.3.2 曲線航跡仿真
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于自抗擾的反步非奇異終端滑模船舶航向控制器設(shè)計(jì)[J]. 李偉,寧君,李悅琪.  船舶工程. 2019(11)
[2]無人船航向閉環(huán)成形濾波L2增益魯棒控制[J]. 關(guān)巍,孫靜海,李翔,任志浩.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[3]欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤控制設(shè)計(jì)[J]. 劉勇,卜仁祥,李強(qiáng).  計(jì)算機(jī)仿真. 2019(05)
[4]波浪作用下船舶航向自抗擾控制設(shè)計(jì)及參數(shù)配置[J]. 李榮輝,曹峻海,李鐵山.  控制理論與應(yīng)用. 2018(11)
[5]Guest Editorial for Special Issue on Fractional Order Systems and Controls[J]. YangQuan Chen,Dingyü Xue,Antonio Visioli.  IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2016(04)
[6]基于非奇異終端滑模的船舶航跡跟蹤自抗擾控制[J]. 秦朝宇,李偉,寧君,孫建.  上海海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2016(03)
[7]分?jǐn)?shù)階微積分在滑�？刂浦械膽�(yīng)用特性[J]. 宋申民,鄧立為,陳興林.  中國慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2014(04)
[8]基于分?jǐn)?shù)階滑�？刂萍夹g(shù)的永磁同步電機(jī)控制[J]. 張碧陶,皮佑國.  控制理論與應(yīng)用. 2012(09)
[9]基于自抗擾控制技術(shù)的船舶直線航跡控制器設(shè)計(jì)[J]. 劉文江,隋青美,周風(fēng)余.  山東大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版). 2010(06)
[10]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶運(yùn)動(dòng)控制研究綜述[J]. 郭晨,汪洋,孫富春,沈智鵬.  控制與決策. 2009(03)

博士論文
[1]磁通解耦型磁力變速永磁無刷電機(jī)無位置傳感器自抗擾控制研究[D]. 孫佃升.上海大學(xué) 2019
[2]感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器分?jǐn)?shù)階滑�？刂葡到y(tǒng)研究[D]. 繆仲翠.蘭州交通大學(xué) 2018
[3]粒子群優(yōu)化分?jǐn)?shù)階控制器及欠驅(qū)動(dòng)船舶航向控制研究[D]. 李光宇.大連海事大學(xué) 2016
[4]基于組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)的欠驅(qū)動(dòng)船舶航跡規(guī)劃及滑模控制研究[D]. 張闖.大連海事大學(xué) 2016
[5]欠驅(qū)動(dòng)水面船舶航跡自抗擾控制研究[D]. 李榮輝.大連海事大學(xué) 2013

碩士論文
[1]船舶航向與航跡積分滑模自抗擾保持控制[D]. 邱峰.大連海事大學(xué) 2018
[2]基于DSC-MLP的船舶直線航跡自動(dòng)舵自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D]. 寧君.大連海事大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3545003