艦船編隊(duì)的魯棒自適應(yīng)控制.pdf

1、船舶運(yùn)動(dòng)模型具有本質(zhì)非線性、非完整約束、欠驅(qū)動(dòng)和時(shí)變環(huán)境干擾等特性，船舶運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題受到研究人員的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)艦船控制主要集中在單船舶的運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題上。然而，隨著海洋科技的發(fā)展，實(shí)際中迫切需要利用多船舶進(jìn)行協(xié)調(diào)以完成更為復(fù)雜的任務(wù)。相關(guān)應(yīng)用包括海洋資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、海洋補(bǔ)給、搜索營(yíng)救等。在這些具體應(yīng)用中，艦船編隊(duì)控制技術(shù)無(wú)疑是最重要的技術(shù)之一。船舶控制領(lǐng)域研究人員一直致力于尋求有效控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多船舶的編隊(duì)控制，并且取得了一定的研究

2、成果，但仍然存在許多未解決的問(wèn)題。不斷探索船舶編隊(duì)控制方法，實(shí)現(xiàn)多船舶的協(xié)調(diào)，有著重要實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文從非線性系統(tǒng)自適應(yīng)控制的角度出發(fā)，研究含不確定動(dòng)態(tài)欠驅(qū)動(dòng)艦船的魯棒自適應(yīng)編隊(duì)控制問(wèn)題，論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面：
　　 第一，考慮了領(lǐng)導(dǎo)船和跟隨船同時(shí)含有不確定動(dòng)態(tài)的艦船編隊(duì)控制問(wèn)題。采用領(lǐng)導(dǎo)-跟隨編隊(duì)控制結(jié)構(gòu)，利用反推法進(jìn)行編隊(duì)控制器的設(shè)計(jì)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)不確定動(dòng)態(tài)進(jìn)行在線逼近，提出了一種領(lǐng)導(dǎo)

3、-跟隨魯棒自適應(yīng)艦船編隊(duì)控制方法。穩(wěn)定性分析證明了閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致最終有界的。仿真表明了所給控制算法的有效性和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)能力。
　　 第二，針對(duì)上述反推法設(shè)計(jì)帶來(lái)的控制器復(fù)雜性問(wèn)題，采用動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)進(jìn)行編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)跟隨船不確定動(dòng)態(tài)進(jìn)行在線逼近，并引入自適應(yīng)控制項(xiàng)對(duì)領(lǐng)導(dǎo)船未知?jiǎng)討B(tài)進(jìn)行學(xué)習(xí)，研究了基于動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)的魯棒自適應(yīng)神經(jīng)編隊(duì)控制器設(shè)計(jì)問(wèn)題。利用李亞普諾夫穩(wěn)定性分析證明了隊(duì)形跟蹤誤差可以收斂到原點(diǎn)

4、附近，仿真實(shí)驗(yàn)表明了所給控制算法的有效性。
　　 第三，研究了含未知非線性動(dòng)態(tài)和未知環(huán)境干擾的欠驅(qū)動(dòng)艦船隊(duì)形跟蹤問(wèn)題?；趯?dǎo)彈截?fù)裟繕?biāo)導(dǎo)引方式中追蹤導(dǎo)航原理和船舶點(diǎn)對(duì)點(diǎn)跟蹤原理，首先提出了一種基于目標(biāo)跟蹤機(jī)制的編隊(duì)控制方法。隨后，結(jié)合反推法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在線逼近技術(shù)，提出了一種基于目標(biāo)跟蹤機(jī)制的魯棒自適應(yīng)艦船編隊(duì)控制方法。穩(wěn)定性分析證明了目標(biāo)跟蹤誤差收斂到原點(diǎn)附近。仿真結(jié)果表明了所給控制算法的有效性。
　　 第四，研究了具有

5、雙向網(wǎng)絡(luò)固定通訊結(jié)構(gòu)下含不確定動(dòng)態(tài)欠驅(qū)動(dòng)艦船的領(lǐng)導(dǎo)-跟隨運(yùn)動(dòng)同步控制問(wèn)題?；趧?dòng)態(tài)面控制技術(shù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)船舶個(gè)體動(dòng)態(tài)進(jìn)行在線逼近，并結(jié)合領(lǐng)導(dǎo)-跟隨同步控制策略，提出一種分布式魯棒自適應(yīng)合作編隊(duì)控制方法。首先考慮了跟隨船完全訪問(wèn)虛擬領(lǐng)導(dǎo)者信息的情形，提出了一種基本合作編隊(duì)控制算法。隨后將該結(jié)論擴(kuò)展到存在網(wǎng)絡(luò)通訊延遲和只有部分跟隨者訪問(wèn)虛擬領(lǐng)導(dǎo)者兩種情形。穩(wěn)定性分析證明了由以上三種情形下所構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)是半全局一致最終有界的，合作跟蹤誤

6、差收斂到原點(diǎn)附近。廣泛的比較分析驗(yàn)證了控制算法的有效性。
　　 第五，探討了單向網(wǎng)絡(luò)固定通訊結(jié)構(gòu)下含不確定動(dòng)態(tài)非完整多智能體系統(tǒng)的群集運(yùn)動(dòng)控制問(wèn)題。單個(gè)智能體的動(dòng)態(tài)是未知的并且遭受未知環(huán)境干擾。此外，領(lǐng)導(dǎo)者的動(dòng)態(tài)也是未知的。采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)不確定動(dòng)態(tài)進(jìn)行逼近，并利用有界人工勢(shì)能函數(shù)防止多智能體之間碰撞。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫菑?qiáng)連通的假設(shè)下，證明了利用所提的群集控制算法，多智能體的速度與角度與領(lǐng)導(dǎo)者趨于一致，運(yùn)動(dòng)同步誤差收斂到原點(diǎn)附近，并且可