基于Backstepping的船舶航向非線性控制方法的研究.pdf

1、本文通過對(duì)Backstepping設(shè)計(jì)方法的學(xué)習(xí)和研究，設(shè)計(jì)了一種基于Backstepping的船舶航向自適應(yīng)魯棒非線性控制器。 近年來，非線性控制系統(tǒng)的研究越來越受到了很多學(xué)者的重視。特別是非線性系統(tǒng)幾何理論的誕生，為非線性控制理論的發(fā)展提供了有利條件。Backstepping是非線性控制的一種強(qiáng)有力的工具，是一種基于Lyapunov穩(wěn)定性理論的非線性控制方法，此方法是由Kokotovic于1991年首次提出的。在非線性控制領(lǐng)

2、域中，Backstepping設(shè)計(jì)方法已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注。目前，它與自適應(yīng)控制、魯棒控制、PID控制、滑模變結(jié)構(gòu)控制、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等控制方法的結(jié)合已經(jīng)得到了應(yīng)用。為了研究的需要本文介紹了一些LyapLmov穩(wěn)定性的相關(guān)知識(shí)及Backstepping的設(shè)計(jì)原理。 眾所周知，船舶航向控制系統(tǒng)模型存在嚴(yán)重的非線性。此外，由于裝載狀態(tài)、船速、外界環(huán)境干擾等時(shí)常發(fā)生變化，船舶航向控制系統(tǒng)模型中存在兩種明顯的不確定性，即模型參數(shù)和外界

3、干擾的不確定性。鑒于上述問題，客觀上提出了發(fā)展魯棒性更強(qiáng)、適應(yīng)性更好的船舶操縱控制器的要求，將有效的控制算法應(yīng)用于船舶運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域顯得更為重要。為了便于設(shè)計(jì)，本文給出了具有不確定性船舶航向控制系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型，介紹了船舶航向控制的基本知識(shí)和控制原理。 一個(gè)未考慮魯棒性的非線性自適應(yīng)控制器，在外部干擾下可能導(dǎo)致整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)崩潰，從而出現(xiàn)了許多改進(jìn)的自適應(yīng)控制方案使系統(tǒng)具有一定的魯棒性。本文通過運(yùn)用Backstepping的設(shè)計(jì)方