欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤的自適應(yīng)滑模控制研究.pdf

1、近年來，隨著欠驅(qū)動系統(tǒng)控制技術(shù)的快速發(fā)展以及船舶智能化要求的不斷增加，欠驅(qū)動船舶控制問題受到越來越廣泛的關(guān)注。本課題結(jié)合backstepping設(shè)計方法、滑?？刂扑惴?、參數(shù)自適應(yīng)方法、動態(tài)面控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及低頻增益學(xué)習(xí)等先進(jìn)控制理論，考慮欠驅(qū)動船舶存在外界環(huán)境干擾、模型不確定、速度不可測情況，提出欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤狀態(tài)反饋與輸出反饋?zhàn)赃m應(yīng)滑?？刂撇呗?。
　　首先，以船舶模型已知為前提，考慮干擾界已知和界未知兩種情況下的船舶軌

2、跡跟蹤問題，對外界環(huán)境干擾界已知情況，結(jié)合backstepping設(shè)計方法與滑?？刂扑惴?，設(shè)計船舶軌跡跟蹤滑?？刂坡?進(jìn)一步，對外界環(huán)境干擾界未知情況，設(shè)計帶有σ-修正的參數(shù)自適應(yīng)律估計外界環(huán)境干擾的界值，并引入雙曲正切函數(shù)消除因符號函數(shù)引入帶來的“抖振”問題。
　　其次，針對船舶存在模型不確定項與未知環(huán)境干擾的軌跡跟蹤控制問題，將動態(tài)面控制技術(shù)、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、滑?？刂扑惴ㄅcbackstepping設(shè)計方法相結(jié)合，設(shè)計一種基于神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑?？刂坡?進(jìn)一步考慮為避免神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的“維數(shù)災(zāi)難”問題與直接對虛擬控制律的微分操作，將最小參數(shù)學(xué)習(xí)法與動態(tài)面控制技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于動態(tài)面和最小參數(shù)法的欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑?？刂坡?，用于降低計算負(fù)載和避免復(fù)雜性爆炸問題。
　　然后，針對實際工況中船舶速度不易測量的軌跡跟蹤控制問題，設(shè)計非線性觀測器估計船舶速度，依此再結(jié)合動態(tài)面控制技術(shù)，避免對虛擬控制量直接求導(dǎo)，提出一種基于非線性觀測器的欠驅(qū)

4、動船舶軌跡跟蹤自適應(yīng)滑模輸出反饋控制律，該控制律可在速度不可測條件下，完成對船舶軌跡跟蹤的控制目標(biāo)。進(jìn)一步考慮船舶模型存在參數(shù)不確定項，設(shè)計擴(kuò)張觀測器估計船舶速度以及復(fù)合擾動，并將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和低頻增益學(xué)習(xí)技術(shù)相結(jié)合，提出一種基于擴(kuò)張觀測器的欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤低頻增益學(xué)習(xí)自適應(yīng)動態(tài)面輸出反饋控制方法，該方法可消除由于外界因素影響導(dǎo)致控制信號產(chǎn)生高頻振蕩的現(xiàn)象。
　　最后，以新加坡海關(guān)一艘名為“BAY CLASS”號的遠(yuǎn)程巡邏船作為每個