舵鰭聯(lián)合減搖系統(tǒng)建模與反步滑模自適應(yīng)控制.pdf

1、舵鰭聯(lián)合減搖是二十世紀(jì)新興起來的一種新型減搖控制策略，它集合了舵減搖和鰭減搖兩者的優(yōu)勢，能夠保證船舶在海上航行時不會發(fā)生劇烈的橫搖，同時也使船舶的航向得到了控制。
　　本文建立了能夠比較全面反映船舶運動的四自由度非線性數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上，重點研究舵鰭聯(lián)合減搖反步滑模自適應(yīng)控制，本文主要針對以下幾方面內(nèi)容進行了研究:
　　首先，基于MMG建模思想，本文參考了孫景浩模型建立了4自由度的船舶運動數(shù)學(xué)模型。該模型考慮了船舶粘性類

2、流體產(chǎn)生的附加質(zhì)量、附加慣性矩及靜水壓產(chǎn)生的復(fù)原力矩。另外，考慮復(fù)雜的海洋環(huán)境對船舶運動的影響，建立了風(fēng)浪干擾模型。根據(jù)實船數(shù)據(jù)，進行船舶操縱性試驗仿真，驗證了所建模型的正確性。
　　其次，設(shè)計了反步滑模自適應(yīng)控制器，并應(yīng)用于舵鰭聯(lián)合減搖控制?？紤]到舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)模型的復(fù)雜性，為方便控制器設(shè)計，建立了具有嚴(yán)反饋形式的舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型;針對傳統(tǒng)的反步法魯棒性不強的特性，在反步法的基礎(chǔ)上引入滑模項，提高了控制器的魯棒性;同時，針

3、對舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)模型參數(shù)變化、外界干擾等不確定且上界未知的特性，加入自適應(yīng)算法來估計系統(tǒng)不確定項的界，并通過Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。論文在不同海況下，對船舶橫搖與艏搖運動進行仿真，不同海況下的仿真結(jié)果表明該控制器在保證船舶航向控制精度的同時，能夠使船舶達到較好的減搖效果。仿真結(jié)果表明該控制器具有魯棒性。
　　最后，在上述反步滑模自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)上引入了非線性干擾觀測器，估計干擾，目的是補償擾動對系統(tǒng)