考慮輸入飽和的船舶航向自動舵設計.pdf

1、船舶航向自動舵設計是自動控制理論應用得較早、取得成果比較顯著的領域。而在設計過程中考慮系統(tǒng)輸入飽和問題的研究,卻鮮有成果。
　　 本文針對船舶航向控制非線性系統(tǒng)具有的舵角輸入飽和限制問題,分別考慮了系統(tǒng)已知、帶有參數不確定以及含有任意不確定性的情況,提出了三種考慮輸入飽和的船舶航向自動舵控制算法。
　　 首先,針對船舶航向非線性系統(tǒng)已知的情況,通過引進一種飽和輔助設計系統(tǒng)對控制器進行直接地內補償,提出了一種考慮輸入飽和的

2、船舶航向自動舵控制算法,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了良好的控制性能;其次,在考慮輸入飽和基礎上,針對船舶航向系統(tǒng)帶有參數不確定和未知外界干擾的情況,采取基于李雅普諾夫定理的后推(Backstepping)設計方法以及自適應控制技術,提出了一種考慮輸入飽和的魯棒自適應船舶航向自動舵控制算法;最后,針對一類考慮輸入飽和及未知外界干擾的通用高階嚴格反饋不確定非線性系統(tǒng),采用神經網絡逼近技術處理任意不確定性,提出了一種考慮輸入飽和的直接自適應神經

3、網絡動態(tài)面控制(DynamicSurfaceControl;DSC)算法,并用于船舶航向自動舵控制算法設計。
　　 針對傳統(tǒng)后推方法中易產生“計算量膨脹”問題,本文引進了動態(tài)面控制技術,從而大大降低了控制器的復雜性,使之易于工程實現。另外,在對不確定非線性系統(tǒng)控制設計中,利用系統(tǒng)仿射項的特性和直接自適應技術,避免了控制器奇異值問題。同時,保證了閉環(huán)系統(tǒng)是最終一致有界的。
　　 本文所提出的控制算法能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性