水面無人艇的復(fù)合自適應(yīng)控制研究.pdf

1、隨著海洋工程和信息技術(shù)的發(fā)展，水面無人艇在海上偵察監(jiān)視、反水雷戰(zhàn)、水面反艦、海上救援及環(huán)境監(jiān)測等方面的應(yīng)用潛能日益顯現(xiàn)，水面艇軌跡跟蹤控制也得到了越來越多的重視。當(dāng)水面無人艇航行于水面時，速度、重心等動態(tài)性能的變化以及風(fēng)、浪、流的外界干擾增加了水面艇模型的不確定性，進(jìn)而影響了控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性。因此，本文基于水面艇帶有不確定項的歐拉－拉格朗日系統(tǒng)模型，建立自適應(yīng)軌跡跟蹤控制以提高水面艇閉環(huán)控制系統(tǒng)關(guān)于不確定性的魯棒性，具有重要的價值。

2、
　　現(xiàn)有相關(guān)成果主要基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、擾動觀測器等方法建立了水面艇的自適應(yīng)控制。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的自適應(yīng)率主要基于跟蹤誤差調(diào)節(jié)，而擾動觀測器的自適應(yīng)率只是基于建模誤差調(diào)節(jié)，影響了閉環(huán)控制系統(tǒng)的跟蹤精度和速度。為了提高水面艇跟蹤期望軌跡的精度和速度，本文基于水面艇的拉格朗日模型，建設(shè)性地提出了三種利用跟蹤誤差和建模誤差來共同調(diào)節(jié)自適應(yīng)率的復(fù)合自適應(yīng)控制：(1)基于復(fù)合自適應(yīng)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器的水面艇軌跡跟蹤控制；(2)基于復(fù)合自適應(yīng)擾動

3、觀測器的水面艇軌跡跟蹤控制；(3)復(fù)合自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軌跡跟蹤控制。其中，在前兩種控制器中，分別建立復(fù)合自適應(yīng)擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)觀測器、復(fù)合擾動觀測器來估計并補償模型中導(dǎo)數(shù)有界的時變擾動；在第三種復(fù)合自適應(yīng)控制中，建立復(fù)合自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計并補償包括向心力/哥氏力項、阻尼力項和慢變擾動在內(nèi)的非線性不確定項。
　　通過理論分析和仿真結(jié)果，說明了本文所設(shè)計控制算法的可行性和有效性。與傳統(tǒng)的水面艇自適應(yīng)控制相比，本文提出的復(fù)合自適應(yīng)控制可有效提高軌