船舶航向自動(dòng)舵自適應(yīng)模糊設(shè)計(jì).pdf

1、船舶在海上航行時(shí)，由于航速、裝載狀態(tài)等的不斷變化以及外界環(huán)境干擾的影響，導(dǎo)致船舶航向控制系統(tǒng)模型中存在明顯的不確定性，同時(shí)船舶具有復(fù)雜的非線性和非穩(wěn)定性，因此，研制魯棒自適應(yīng)性能好、易于工程實(shí)現(xiàn)的非線性船舶航向控自動(dòng)舵成為熱門研究課題。
　　 因此，本文針對(duì)帶有不確定性的船舶航向自動(dòng)舵非線性控制系統(tǒng)，提出了帶有未知參數(shù)、帶有未知非線性函數(shù)以及帶有未知控制增益符號(hào)等三種非線性船舶航向自動(dòng)舵控制算法。
　　 首先，在不考慮舵

2、機(jī)伺服系統(tǒng)的情況下，針對(duì)帶有參數(shù)不確定的船舶航向自動(dòng)舵控制系統(tǒng)，以后推(Backstepping)法為控制器設(shè)計(jì)的基本工具，提出了一種自適應(yīng)船舶航向控制算法;其次，針對(duì)一種考慮舵機(jī)伺服系統(tǒng)及未知外界干擾的三階不確定非線性航向控制系統(tǒng)，在后推法的基礎(chǔ)上，提出了一種考慮舵角輸入飽和非線性船舶航向動(dòng)態(tài)面模糊控制算法，該算法采用模糊系統(tǒng)逼近光滑不確定性函數(shù)，通過(guò)采用動(dòng)態(tài)面技術(shù)，避免了高階系統(tǒng)易出現(xiàn)的“計(jì)算量膨脹”問(wèn)題，明顯地降低了控制器的復(fù)雜性

3、，為控制系統(tǒng)在工程應(yīng)用上提供了捷徑;最后，針對(duì)含有完全未知的控制增益函數(shù)的非線性船舶航向控制系統(tǒng)，將Nussbaum增益函數(shù)技術(shù)融入后推法之中，考慮舵角輸入飽和，提出了一個(gè)新的自適應(yīng)船舶航向自適應(yīng)模糊控制算法，在保證航向控制系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，使系統(tǒng)達(dá)到良好的跟蹤效果。
　　 本文所提出的航向控制算法都能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號(hào)最終一致有界，并且使得航向跟蹤誤差足夠小。最后，利用MATLAB進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，分別驗(yàn)證了上述三種非