欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤的自適應(yīng)滑模控制研究.pdf

1、近年來，隨著欠驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)的快速發(fā)展以及船舶智能化要求的不斷增加，欠驅(qū)動(dòng)船舶控制問題受到越來越廣泛的關(guān)注。本課題結(jié)合backstepping設(shè)計(jì)方法、滑?？刂扑惴?、參數(shù)自適應(yīng)方法、動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及低頻增益學(xué)習(xí)等先進(jìn)控制理論，考慮欠驅(qū)動(dòng)船舶存在外界環(huán)境干擾、模型不確定、速度不可測(cè)情況，提出欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤狀態(tài)反饋與輸出反饋?zhàn)赃m應(yīng)滑?？刂撇呗浴?br>　　首先，以船舶模型已知為前提，考慮干擾界已知和界未知兩種情況下的船舶軌

2、跡跟蹤問題，對(duì)外界環(huán)境干擾界已知情況，結(jié)合backstepping設(shè)計(jì)方法與滑?？刂扑惴?，設(shè)計(jì)船舶軌跡跟蹤滑?？刂坡?進(jìn)一步，對(duì)外界環(huán)境干擾界未知情況，設(shè)計(jì)帶有σ-修正的參數(shù)自適應(yīng)律估計(jì)外界環(huán)境干擾的界值，并引入雙曲正切函數(shù)消除因符號(hào)函數(shù)引入帶來的“抖振”問題。
　　其次，針對(duì)船舶存在模型不確定項(xiàng)與未知環(huán)境干擾的軌跡跟蹤控制問題，將動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滑?？刂扑惴ㄅcbackstepping設(shè)計(jì)方法相結(jié)合，設(shè)計(jì)一種基于神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑?？刂坡?進(jìn)一步考慮為避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的“維數(shù)災(zāi)難”問題與直接對(duì)虛擬控制律的微分操作，將最小參數(shù)學(xué)習(xí)法與動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于動(dòng)態(tài)面和最小參數(shù)法的欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑?？刂坡桑糜诮档陀?jì)算負(fù)載和避免復(fù)雜性爆炸問題。
　　然后，針對(duì)實(shí)際工況中船舶速度不易測(cè)量的軌跡跟蹤控制問題，設(shè)計(jì)非線性觀測(cè)器估計(jì)船舶速度，依此再結(jié)合動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)，避免對(duì)虛擬控制量直接求導(dǎo)，提出一種基于非線性觀測(cè)器的欠驅(qū)

4、動(dòng)船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑模輸出反饋控制律，該控制律可在速度不可測(cè)條件下，完成對(duì)船舶軌跡跟蹤的控制目標(biāo)。進(jìn)一步考慮船舶模型存在參數(shù)不確定項(xiàng)，設(shè)計(jì)擴(kuò)張觀測(cè)器估計(jì)船舶速度以及復(fù)合擾動(dòng)，并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和低頻增益學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于擴(kuò)張觀測(cè)器的欠驅(qū)動(dòng)船舶軌跡跟蹤低頻增益學(xué)習(xí)自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面輸出反饋控制方法，該方法可消除由于外界因素影響導(dǎo)致控制信號(hào)產(chǎn)生高頻振蕩的現(xiàn)象。
　　最后，以新加坡海關(guān)一艘名為“BAY CLASS”號(hào)的遠(yuǎn)程巡邏船作為每個(gè)