船舶航向控制系統(tǒng)海浪干擾H-,∞-濾波器設(shè)計(jì).pdf

1、作為船舶導(dǎo)航控制的一部分，船舶運(yùn)動(dòng)的控制占有相當(dāng)重要的地位，但在對船舶運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制時(shí)，海浪干擾對船舶的航向輸出具有很大的影響，運(yùn)用海浪濾波器后可以有效的消除海浪干擾，提高船舶的控制品質(zhì)。目前，常見的海浪濾波器有：Kalman濾波器、時(shí)變?yōu)V波器、一階濾波器等。這些濾波器雖然能夠較好的濾除海浪干擾，但在某些方面它們還不夠完善，為此我們引入了H<,∞>濾波技術(shù)。與上述濾波方法相比，H<,∞>濾波具有較強(qiáng)的魯棒性。以往人們常用代數(shù)Riccati

2、方程的方法來設(shè)計(jì)H<,∞>濾波器，但此方法難以得到最優(yōu)的H<,∞>濾波器。 本文則采用LMI(線性矩陣不等式)來設(shè)計(jì)濾波器，通過這一方法，我們可以直接得到最優(yōu)的H<,∞>濾波器，而不必再憑借經(jīng)驗(yàn)給出參數(shù)的估計(jì)值。文章系統(tǒng)地研究了H<,∞>濾波技術(shù)及其在船舶控制系統(tǒng)抗海浪干擾中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)出了具有較強(qiáng)魯棒性的船舶控制系統(tǒng)抗海浪干擾次優(yōu)和最優(yōu)H<,∞>濾波器，并通過MATLAB軟件中的仿真工具Simulink對最優(yōu)濾波器進(jìn)行了效果仿

3、真。 在設(shè)計(jì)H<,∞>海浪濾波器之前，我們給出了設(shè)計(jì)時(shí)需要用到的船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型和海浪干擾模型。 以船舶航向控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，采用線性海浪模型設(shè)計(jì)了船舶控制系統(tǒng)海浪干擾次優(yōu)和最優(yōu)H<,∞>濾波器，并分兩種情況對最優(yōu)濾波器進(jìn)行了詳細(xì)的仿真。首先，在設(shè)計(jì)模型的情況下進(jìn)行仿真，此時(shí)最優(yōu)H<,∞>濾波器的濾波效果很好；然后，我們在系統(tǒng)模型波動(dòng)的情況下進(jìn)行仿真，此時(shí)經(jīng)最優(yōu)H<,∞>濾波器濾波后的航向輸出和舵令輸出也基本能夠達(dá)到穩(wěn)定。