基于滑模变结构的船舶航向控制

发布时间：2022-08-01 12:07

　　随着航运的发展,船舶开始向智能化、大型化发展,因此对船舶航向控制的研究变得尤为重要。滑模变结构控制方法具有对对象参数及扰动无关特性,且设计过程简单、控制效率高,非常适合用于船舶航向控制器的设计。本文针对滑模变结构控制方法中趋近律的选择、抖振抑制、收敛速率的提高等问题进行了探究,提出了组合式双幂次趋近律,并结合迭代滑模方法,设计了一阶船舶航向控制器。考虑到船舶一阶数学模型存在对船舶运动特性描述不精确的问题,因此又选用船舶二阶非线性数学模型进行了航向控制器的设计。在设计控制器时引入自抗扰技术,解决了对外界未知扰动的估计问题。具体内容如下:（1）滑模变结构控制中,趋近律的选择对控制系统运动点的趋近速率影响很大,并在一定程度上影响着控制系统的抖振。因此,本文选择抖振较小的快速趋近律和双幂次趋近律进行比较,通过数学方法计算出两种趋近律的收敛时间,最终在比较两种趋近律收敛时间快慢的前提下,提出了组合式双幂次趋近律。经实验结果验证该趋近律在趋近阶段收敛速率更快,抖振更小。（2）选用船舶一阶K-T数学模型进行航向控制器的设计,但是数学模型中的未知项易使控制系统由稳定转为发散,所以设计控制器时一般会对未... 

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究内容及章节安排
2 知识概述
    2.1 船舶运动数学模型
        2.1.1 坐标系的建立
        2.1.2 常用船舶运动数学模型
    2.2 滑模变结构控制基础
        2.2.1 滑模变结构控制的数学描述
        2.2.2 滑模变结构控制存在的问题
        2.2.3 抖振抑制方法
    2.3 神经网络基础
        2.3.1 RBF神经网络模型
        2.3.2 RBF神经网络学习算法
    2.4 估计补偿自抗扰技术
        2.4.1 自抗扰技术概述
        2.4.2 自抗扰技术控制结构
    2.5 本章小结
3 组合式双幂次趋近律的提出
    3.1 双幂次趋近律收敛时间的计算
    3.2 快速趋近律收敛时间的计算
    3.3 两种趋近律收敛时间的比较
    3.4 组合式双幂次趋近律的提出
    3.5 本章小结
4 一阶非线性迭代滑模航向控制器的设计
    4.1 迭代滑模航向控制器
        4.1.1 控制器的设计
        4.1.2 控制效果仿真分析
    4.2 RBF神经网络在线估计参数
        4.2.1 RBF神经网络在线估计参数设计
        4.2.2 RBF在线估计参数仿真结果
    4.3 本章小结
5 二阶非线性自抗扰滑模航向控制
    5.1 状态空间模型
    5.2 自抗扰滑模航向控制器的设计
        5.2.1 控制律的构建
        5.2.2 自抗扰控制器的构建
    5.3 仿真结果及分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3667419