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基于模糊滑模的欠驱动船舶航迹自抗扰控制
| 论文题名： | 基于模糊滑模的欠驱动船舶航迹自抗扰控制 |
| 关键词： | 船舶控制;运动轨迹;自抗扰;神经模糊推理系统;MatlabSimulink仿真 |
| 摘要： | 针对船舶欠驱动性、内部参数不确定性、复杂性、易受外界干扰的特点，设计了一种基于自抗扰控制技术的船舶航迹控制器，并引入滑模变结构与自适应神经模糊推理系统，通过在线调整控制器参数，具有良好的自适应控制性能。本文的主要研究工作如下： 为研究船舶运动控制问题，建立三自由度的船舶运动数学模型，分析船舶运动控制中的船舶欠驱动性、环境干扰的随机性、模型的不确定性和复杂性、驱动装置自身的约束性等，在MatlabSimulink搭建船舶运动仿真平台，用来验证下述所设计控制器的控制性能。 在此基础上，根据船体的特点，将舵机的特征看作是船舶所受的扰动，采用非线性船舶的航向响应模型，设计扩张观测器以估算出全部扰动，并进行了自抗扰控制器的设计。同时采用了基于非线性滑模的误差反馈控制方法，对其进行了改进，使其具有更清晰的物理含义，方便了控制器参数的调节。为了改善控制器控制效果，将自适应神经模糊推理系统的参数在线自适应的优势运用到自抗扰控制中，设计基于自适应神经模糊推理系统的滑模自抗扰控制器，利用学习算法对神经网络权重进行调节，以达到最优控制的目的，使系统的运行性能能够适应海况环境的变化，具有较强的自学习和自适应能力。 最后，在不同干扰情况下验证控制器的性能。通过MatlabSimulink仿真对比基于自适应神经模糊推理系统的滑模自抗扰控制器与滑模自抗扰控制器，结果表明：所设计的基于自适应神经模糊推理系统的滑模自抗扰控制器能够较好的抵御外界干扰，具有更好的控制效果，仿真结果验证所设计的控制器的可行性和优越性。 |
| 作者： | 刘向辉 |
| 专业： | 航海科学与技术 |
| 导师： | 卜仁祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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