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考虑通信资源优化的船舶分布式编队控制
| 论文题名： | 考虑通信资源优化的船舶分布式编队控制 |
| 关键词： | 船舶编队控制;滑模控制;径向基神经网络;输入饱和;通信资源 |
| 摘要： | 船舶编队控制在执行效率和范围上具有单船不可比拟的优势，从而被广泛应用于海洋实践中，与此同时也带来了更大的理论挑战。船舶编队控制不仅需要考虑单船运动控制中存在的非线性、模型不确定性、环境干扰、推进器及舵机饱和等问题，还要考虑船舶网络之间的复杂通信环境。船舶编队控制具有重要理论研究意义与实践应用价值，因此本文开展了船舶编队控制研究，主要内容总结为3个方面： (1)首先，针对船舶动力学模型不确定性问题，利用径向基神经网络逼近未知船舶动态，增强控制系统鲁棒性；其次，针对输入饱和问题，引入辅助设计系统，降低输入饱和对控制系统的影响；随后，本文将神经网络与辅助设计系统融入到滑模方法中，提出了一种船舶定点控制方法，基于李雅普诺夫理论证明了稳定性。最后，基于MATLAB开展仿真实验，验证了所提出控制方法的有效性。 (2)海洋环境复杂多变，海洋通信具有不可靠的特点，分布式控制具有较高的容错性，能够克服单点失效问题。因此，本文在滑模方法的框架下，结合图论将一致性理论扩展至船舶编队控制，采用领导-跟随机制，将领导者作为通信拓扑的根节点，同时考虑模型不确定性和输入饱和问题，提出了一种船舶分布式编队控制方法，基于李雅普诺夫理论证明了稳定性。最后，基于MATLAB开展仿真实验，验证了所提出控制方法的有效性。 (3)针对分布式控制结构可能存在的通信链路冗余问题，本文利用图论中的Dijkstra算法优化船舶编队之间的通信拓扑，并将得到的最优通信拓扑应用于船舶分布式编队控制器的设计中，提出了一种具有通信资源优化的船舶分布式编队控制方法，并基于李雅普诺夫理论证明了稳定性。最后，基于MATLAB开展对比仿真实验，验证了所提出控制方法的有效性。 本文针对船舶分布式编队控制中的输入饱和与通信资源优化问题，提出了船舶分布式编队控制方法，基于李雅普诺夫理论证明了稳定性，采用对比仿真实验，验证了所提出控制方法的有效性。 |
| 作者： | 孙婷 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 刘程 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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