基于T-S模糊系統(tǒng)的動(dòng)力定位船舶控制方法研究.pdf

1、動(dòng)力定位船舶是一種具有廣泛應(yīng)用價(jià)值和重要意義的海洋工程船舶，可進(jìn)行海洋石油鉆探，海上救助，軍用掃雷等多種海上特種工程作業(yè)。該類船舶不同于常規(guī)舵槳控制的欠驅(qū)動(dòng)船舶，是一種全驅(qū)動(dòng)船型，其運(yùn)動(dòng)特性中所具有的非線性問題相較于常規(guī)船舶更加復(fù)雜，導(dǎo)致對(duì)其設(shè)計(jì)定位控制方法更加困難，所以針對(duì)該類船舶定位問題的研究有效的控制方法就顯得尤為重要。
　　T-S模糊系統(tǒng)是一類通過多個(gè)線性子系統(tǒng)和隸屬度函數(shù)組合而成的模糊系統(tǒng)，能夠以任意精度逼近滿足Lips

2、chitz條件的非線性系統(tǒng)，這種特性使得其在非線性系統(tǒng)和線性系統(tǒng)之間架起了一座橋梁，通過T-S模糊系統(tǒng)，可以把線性系統(tǒng)大量的較成熟控制理論應(yīng)用于非線性系統(tǒng)中，并能夠取得較好的控制效果。本文將基于T-S模糊系統(tǒng)，研究船舶動(dòng)力定位控制問題，研究?jī)?nèi)容主要包括如下兩個(gè)方面:
　　針對(duì)帶有未知前件變量和狀態(tài)不可測(cè)量情況的T-S模糊系統(tǒng)鎮(zhèn)定控制問題，提出了一種新的觀測(cè)器-控制器設(shè)計(jì)方法。在隸屬度函數(shù)前件變量完全未知的情況下，通過經(jīng)典模糊觀測(cè)器

3、得到觀測(cè)誤差模型，并將誤差方程轉(zhuǎn)換為不確定項(xiàng)和觀測(cè)誤差項(xiàng)兩部分，并考慮不確定項(xiàng)滿足一個(gè)關(guān)于觀測(cè)誤差的Lipschitz條件，從而得到一個(gè)觀測(cè)器和控制器誤差構(gòu)成的增廣系統(tǒng)。隨后利用Lyapunov函數(shù)得到使系統(tǒng)穩(wěn)定的LMI條件，其中不確定項(xiàng)由觀測(cè)器增益項(xiàng)克服。最后對(duì)于電羅經(jīng)信道故障情況下的動(dòng)力定位船舶控制問題進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了算法的有效性。
　　針對(duì)帶有執(zhí)行機(jī)構(gòu)幅值、速率和加速度飽和限制的T-S模糊系統(tǒng)，提出了一種增廣狀態(tài)反饋控

4、制方法。首先利用動(dòng)態(tài)解耦方法對(duì)輸入控制項(xiàng)幅值飽和非線性進(jìn)行模糊化建模，將其分解為一個(gè)可對(duì)該非線性項(xiàng)進(jìn)行近似的T-S模糊系統(tǒng)，再與原系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)新的T-S模糊系統(tǒng)，隨后對(duì)新系統(tǒng)設(shè)計(jì)了平行分布補(bǔ)償和非平行分布補(bǔ)償形式的控制器，該控制器直接滿足原系統(tǒng)的輸入幅值飽和限制。再對(duì)控制項(xiàng)求取一階和二階導(dǎo)數(shù)，組成一個(gè)增廣T-S模糊系統(tǒng)，原控制項(xiàng)的一階導(dǎo)數(shù)代表增廣系統(tǒng)的新狀態(tài)，文中對(duì)該狀態(tài)利用有界范數(shù)法進(jìn)行約束。原控制項(xiàng)的二階導(dǎo)數(shù)構(gòu)成增廣系統(tǒng)的控制輸入，