基于LMI方法的欠驅(qū)動(dòng)水面艇容錯(cuò)控制研究.pdf

1、本文對(duì)欠驅(qū)動(dòng)水面艇的容錯(cuò)控制進(jìn)行了研究。即容許水面艇在航行過(guò)程中出現(xiàn)故障的情況下，通過(guò)狀態(tài)反饋控制器給出合理的控制輸入，使欠驅(qū)動(dòng)水面艇能夠按照穩(wěn)定的姿態(tài)和預(yù)定的航跡繼續(xù)航行。主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程是根據(jù)水面艇的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)引入狀態(tài)反饋，結(jié)合李雅普諾夫（Lyapunov）穩(wěn)定理論以線性矩陣不等式（Liner Matrix Inequality，LMI）形式給出水面艇在傳感器失效的情況下具有容錯(cuò)性能的充分條件，并通過(guò)求解線性矩陣不等式組最終得到容錯(cuò)

2、控制器結(jié)果。
　　本研究首先根據(jù)欠驅(qū)動(dòng)水面艇的水動(dòng)力分析及其附加質(zhì)量建立四自由度數(shù)學(xué)模型。介于執(zhí)行器機(jī)械機(jī)構(gòu)的限制和控制輸入在平衡點(diǎn)附近近似線性化的精確性要求，給出輸入舵角嚴(yán)格限制。同時(shí)考慮模型的不確定性，建立含有參數(shù)攝動(dòng)的數(shù)學(xué)描述。然后，針對(duì)欠驅(qū)動(dòng)水面艇的帶有輸入約束的不確定性數(shù)學(xué)描述，考慮傳感器故障情況，基于線性矩陣不等式方法，通過(guò)離線計(jì)算，重構(gòu)控制率實(shí)現(xiàn)欠驅(qū)動(dòng)水面艇的魯棒容錯(cuò)控制。為實(shí)現(xiàn)控制輸入軟約束，提出了基于模型預(yù)測(cè)控制