基于Backstepping的船舶動力定位系統(tǒng)控制器設計.pdf

1、船舶在海面上作業(yè)時，會遇到風、浪、流等來自海洋環(huán)境的擾動，這樣船舶就產(chǎn)生了受擾運動。如果要想使船舶在海面上保持一定的位置，或者當出現(xiàn)位置偏差時，能夠自動回到設定的位置，則需要船舶具有能夠產(chǎn)生反力和反力矩的能力。利用推力器提供的力和力矩去抵抗環(huán)境力，保持所要求的船位是一種理想的方法，這種方法稱為動力定位。所謂船舶動力定位系統(tǒng)，就是利用推力器來控制船舶位置及其首向的系統(tǒng)。船舶動態(tài)具有大慣性、時滯、非線性等特點：船在海面上又易受風、浪、流等環(huán)

2、境因素的影響，使得船舶動力定位控制成為一個帶有不確定擾動項的非線性控制問題。采用傳統(tǒng)PID控制策略及常規(guī)控制策略已遠不能滿足控制性能和系統(tǒng)魯棒性的要求，該領(lǐng)域仍存在需要進一步研究的問題：一是船舶運動數(shù)學模型的非線性問題：二是用于控制器設計的模型存在干擾問題。鑒于上述問題，如何將一些更為有效的控制算法應用于動力定位控制領(lǐng)域顯得更為重要。針對以上問題，本文特別討論了近20幾年來最具代表性的、具有里程碑意義的非線性設計方法，即Backstep

3、ping算法。 本文研究了基于Backstepping的船舶動力定位控制器設計問題。建立了帶有不確定擾動的船舶動力定位非線性數(shù)學模型?；贐ackstepping方法設計了兩種船舶動力定位非線性魯棒控制器。首先對帶有不確定擾動，且擾動界已知的動力定位船舶模型進行控制器設計，并取得了全局指數(shù)穩(wěn)定的控制效果?？紤]到海洋環(huán)境所具有的隨機性對船舶影響，又對帶有界未知擾動的船舶模型進行控制器設計，通過證明滿足了L2控制標準，取得了全局穩(wěn)定