舵鰭聯(lián)合減搖系統(tǒng)建模與反步滑模自適應控制.pdf

1、舵鰭聯(lián)合減搖是二十世紀新興起來的一種新型減搖控制策略，它集合了舵減搖和鰭減搖兩者的優(yōu)勢，能夠保證船舶在海上航行時不會發(fā)生劇烈的橫搖，同時也使船舶的航向得到了控制。
　　本文建立了能夠比較全面反映船舶運動的四自由度非線性數(shù)學模型，并在此基礎上，重點研究舵鰭聯(lián)合減搖反步滑模自適應控制，本文主要針對以下幾方面內容進行了研究:
　　首先，基于MMG建模思想，本文參考了孫景浩模型建立了4自由度的船舶運動數(shù)學模型。該模型考慮了船舶粘性類

2、流體產生的附加質量、附加慣性矩及靜水壓產生的復原力矩。另外，考慮復雜的海洋環(huán)境對船舶運動的影響，建立了風浪干擾模型。根據實船數(shù)據，進行船舶操縱性試驗仿真，驗證了所建模型的正確性。
　　其次，設計了反步滑模自適應控制器，并應用于舵鰭聯(lián)合減搖控制?？紤]到舵鰭聯(lián)合系統(tǒng)模型的復雜性，為方便控制器設計，建立了具有嚴反饋形式的舵鰭聯(lián)合控制系統(tǒng)數(shù)學模型;針對傳統(tǒng)的反步法魯棒性不強的特性，在反步法的基礎上引入滑模項，提高了控制器的魯棒性;同時，針

3、對舵鰭聯(lián)合減搖控制系統(tǒng)模型參數(shù)變化、外界干擾等不確定且上界未知的特性，加入自適應算法來估計系統(tǒng)不確定項的界，并通過Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。論文在不同海況下，對船舶橫搖與艏搖運動進行仿真，不同海況下的仿真結果表明該控制器在保證船舶航向控制精度的同時，能夠使船舶達到較好的減搖效果。仿真結果表明該控制器具有魯棒性。
　　最后，在上述反步滑模自適應控制的基礎上引入了非線性干擾觀測器，估計干擾，目的是補償擾動對系統(tǒng)