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欠驱动水面航行器高精度航迹跟踪控制研究
| 论文题名： | 欠驱动水面航行器高精度航迹跟踪控制研究 |
| 关键词： | 欠驱动船舶;航迹跟踪;动态面控制;级联系统 |
| 摘要： | 欠驱动船舶的运动是由螺旋桨推力与偏航力矩驱动的，由于控制系统的输入量个数少于自由度数量，并且欠驱动船舶运动控制系统不能转换为无横漂系统。因此，欠驱动船舶属于一类特殊的非完整系统，控制难度高于一般的欠驱动机械系统。此外，船舶在海洋中航行，极易受到风、浪、流等海洋环境的干扰，这无疑又增加了欠驱动船舶运动控制的难度。随着社会的发展，人们对于欠驱动船舶的需求不断增加，主要应用于军事、海洋运输、海洋开发等方面。综上所述，对于欠驱动船舶的研究具有非常重大的意义。 本文针对欠驱动船舶运动控制系统，结合动态面控制、有限时间扰动观测器，研究了欠驱动船舶航迹跟踪控制。本文完成的主要工作如下: 首先，针对欠驱动船舶航迹跟踪控制系统，提出了一种动态面控制方法，通过跟踪误差动态，分别为两个控制输入设计控制律。与Backstepping方法相比，动态面控制方法避免了对虚拟控制输入的求导和维数灾难，最终实现渐近收敛，仿真结果验证了所提出的动态面设计方法的有效性。 其次，考虑含有输入饱和的欠驱动船舶航迹跟踪控制，将动态面控制的方法和输入饱和辅助控制系统相结合设计控制律。跟踪误差动态可以分为两个级联的子系统，动态面控制方法分别用于为两个子系统设计控制律，辅助设计系统用于处理输入饱和。仿真结果验证了该控制律的有效性。 最后，考虑含有外界扰动的欠驱动船舶航迹跟踪控制。跟踪误差系统可以分为两个级联子系统，动态面控制方法用于稳定两个子系统，有限时间观测器用于观测未知扰动。动态面控制方法和逐步后推法相比避免了虚拟输入求导。结合级联系统理论，最终实现跟踪误差渐近收敛。仿真结果验证了所提出的方法的有效性。 |
| 作者： | 刘忠忠 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 王宁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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