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船舶航向自适应Backstepping控制器设计与仿真
| 论文题名： | 船舶航向自适应Backstepping控制器设计与仿真 |
| 关键词： | 船舶航向;非线性控制;向自适应控制器;Backstepping算法 |
| 摘要： | 船舶在海上航行过程中，受到外部环境风、浪、流等干扰的影响，导致船舶航向控制系统中存在明显的不确定性。同时，船舶运动具有非线性的特点。因此，研究鲁棒自适应性能好的非线性船舶航向控制器成为研究热点。本文把海面上运动的船舶当作研究对象，采用Backstepping控制算法，对船舶航向控制进行了研究，主要完成了以下工作: 1.考虑到海况复杂多变，探讨了环境扰动力（风、浪、流）的数学模型。从运动学和动力学的角度，对船舶运动的动态特性、船舶水动力特性进行探讨分析，建立了船舶运动数学模型。 2.针对带有参数不确定的船舶航向非线性控制系统，基于反步法的设计理论，结合自适应控制算法，设计了船舶航向控制器。 3.同时考虑到系统中存在的饱和现象，并且考虑到非线性船舶航向控制中的船舶参数和扰动的不确定性，采用了一种基于辅助系统的算法，设计了相应的航向保持控制器。 4.在以上的基础上，同时考虑干扰和系统的输入饱和现象的存在，将非线性干扰观测器(NDO)和自适应控制算法相结合，设计的控制器可以不依赖系统模型，直接构建干扰观测器，鲁棒性更强。 本文讨论的算法都能保证系统闭环稳定性，并且后两项工作考虑到系统的输入饱和现象，进一步增强系统的实用性，控制效果良好。Matlab仿真验证了算法的有效性。 |
| 作者： | 陈佳伟 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 王兴成 |
| 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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