考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵設(shè)計(jì).pdf

1、船舶航向自動(dòng)舵設(shè)計(jì)是自動(dòng)控制理論應(yīng)用得較早、取得成果比較顯著的領(lǐng)域。而在設(shè)計(jì)過程中考慮系統(tǒng)輸入飽和問題的研究,卻鮮有成果。
　　 本文針對(duì)船舶航向控制非線性系統(tǒng)具有的舵角輸入飽和限制問題,分別考慮了系統(tǒng)已知、帶有參數(shù)不確定以及含有任意不確定性的情況,提出了三種考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵控制算法。
　　 首先,針對(duì)船舶航向非線性系統(tǒng)已知的情況,通過引進(jìn)一種飽和輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)控制器進(jìn)行直接地內(nèi)補(bǔ)償,提出了一種考慮輸入飽和的

2、船舶航向自動(dòng)舵控制算法,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,得到了良好的控制性能;其次,在考慮輸入飽和基礎(chǔ)上,針對(duì)船舶航向系統(tǒng)帶有參數(shù)不確定和未知外界干擾的情況,采取基于李雅普諾夫定理的后推(Backstepping)設(shè)計(jì)方法以及自適應(yīng)控制技術(shù),提出了一種考慮輸入飽和的魯棒自適應(yīng)船舶航向自動(dòng)舵控制算法;最后,針對(duì)一類考慮輸入飽和及未知外界干擾的通用高階嚴(yán)格反饋不確定非線性系統(tǒng),采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近技術(shù)處理任意不確定性,提出了一種考慮輸入飽和的直接自適應(yīng)神經(jīng)

3、網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制(DynamicSurfaceControl;DSC)算法,并用于船舶航向自動(dòng)舵控制算法設(shè)計(jì)。
　　 針對(duì)傳統(tǒng)后推方法中易產(chǎn)生“計(jì)算量膨脹”問題,本文引進(jìn)了動(dòng)態(tài)面控制技術(shù),從而大大降低了控制器的復(fù)雜性,使之易于工程實(shí)現(xiàn)。另外,在對(duì)不確定非線性系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)中,利用系統(tǒng)仿射項(xiàng)的特性和直接自適應(yīng)技術(shù),避免了控制器奇異值問題。同時(shí),保證了閉環(huán)系統(tǒng)是最終一致有界的。
　　 本文所提出的控制算法能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性