基于遞推的船舶航向魯棒控制器設計.pdf

1、本文主要對船舶航向控制問題進行研究。
　　 船舶航向控制一直是海洋控制領域的重點課題,尤其是在當今全球經(jīng)濟蓬勃發(fā)展,物資流動迅速的環(huán)境下,人們對航向控制提出了更高更嚴格的要求。當今大部分航向控制器仍然采用Nomoto線性數(shù)學模型,忽略了船舶實際運動具有的非線性,已經(jīng)不能很好地解決實際控制問題。針對這一情況,在查看大量參考資料后,發(fā)現(xiàn)魯棒控制理論有解決航向控制問題的可能性。
　　 魯棒控制理論是分析和設計不確定系統(tǒng)的一種強

2、有力的工具,主要解決對象建模中的誤差和外界干擾引起的模型攝動所導致的控制品質(zhì)惡化的控制難題。魯棒控制理論在實際工程中的應用也越來越廣泛。各種魯棒控制算法不斷發(fā)展并日趨完善。本文對閉環(huán)增益成形算法進行分析說明,這種算法在理論上對不確定性系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性更強。
　　 Backstepping是一種運用系統(tǒng)化的方式構造反饋控制規(guī)律及相關的Lyapunov函數(shù)的非線性控制方法。本文對其進行系統(tǒng)介紹,重點分析了遞推設計的算法原理和過程步驟

3、,通過其與一般線性化設計方法的比較研究,總結出這一設計方法的優(yōu)越性及局限性,為航向控制器的設計奠定了基礎。
　　 之后本文對船舶航向運動過程進行分析和說明。在Nomoto數(shù)學模型和Norrbin數(shù)學模型的基礎上,根據(jù)實際的航行環(huán)境和條件,分別建立不考慮外界干擾和考慮外界干擾的非線性船舶運動數(shù)學模型,針對后者,將閉環(huán)增益成形算法引入Backstepping設計方法中,進行航向控制器設計。
　　 具體的設計步驟可以簡略概括為