本文關(guān)鍵詞：欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤滑模非線性控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：欠驅(qū)動船舶是一個特殊的非線性系統(tǒng),具有多輸入、多輸出、強(qiáng)耦合、非完整性等特性。船舶在大洋航行中,風(fēng)、浪、流等干擾引起的船舶運(yùn)動干擾,究其本質(zhì)可歸為船舶模型參數(shù)攝動,而由于船舶裝載質(zhì)量和船速的動態(tài)變化,導(dǎo)致船舶模型參數(shù)不確定性。由于實(shí)際船舶速度狀態(tài)矢量通常難以測量到,所以傳統(tǒng)控制方法難以解決這個問題。隨著快速發(fā)展的船舶與海洋工程系統(tǒng)中更多復(fù)雜的任務(wù)需求,探索新的船舶控制方法已經(jīng)成為最近幾年的熱點(diǎn)。本文主要研究欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤的滑模非線性控制,完成的主要研究工作如下：(1)針對欠驅(qū)動船舶速度狀態(tài)矢量不可測的軌跡跟蹤控制問題,設(shè)計(jì)了基于觀測器的欠驅(qū)動船舶輸出反饋滑�？刂破鳌Ｊ紫壤肔yapunov方法設(shè)計(jì)出穩(wěn)定的觀測器,然后根據(jù)期望軌跡與實(shí)際位置信息相結(jié)合設(shè)計(jì)出運(yùn)動學(xué)回路速度虛擬控制律,通過速度誤差的鎮(zhèn)定實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤誤差的鎮(zhèn)定控制。在動力學(xué)回路設(shè)計(jì)一階、二階滑模面,采用指數(shù)趨近律得到推力滑�？刂坡膳c轉(zhuǎn)艏力矩滑�？刂坡�,并利用Lyapunov方法進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。(2)針對存在模型參數(shù)不確定和外界干擾的欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤問題,設(shè)計(jì)了RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)滑�？刂破�。將外界干擾視為模型參數(shù)不確定部分,利用RBF可以逼近任意函數(shù)的特性,估計(jì)船舶模型的未知項(xiàng)。根據(jù)期望軌跡與實(shí)際位置信息相結(jié)合設(shè)計(jì)出運(yùn)動學(xué)回路速度虛擬控制律,通過速度誤差的鎮(zhèn)定來實(shí)現(xiàn)軌跡跟蹤誤差的鎮(zhèn)定控制。在動力學(xué)回路設(shè)計(jì)一階、二階滑模面,采用指數(shù)趨近律得到推力自適應(yīng)滑模控制律與轉(zhuǎn)艏力矩自適應(yīng)滑�？刂坡�,并利用Lyapunov方法進(jìn)行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析。(3)對于上述設(shè)計(jì)的輸出反饋滑�？刂破髋cRBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)滑模控制器進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明,上述控制算法均可實(shí)現(xiàn)對封閉型軌跡與開放型軌跡的精確跟蹤控制,從而驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)控制算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：欠驅(qū)動船舶 非線性系統(tǒng) 滑�？刂� RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 軌跡跟蹤
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82;TP13
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景和意義10-11
• 1.2 欠驅(qū)動水面船舶軌跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 論文主要工作14-15
• 第2章 欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤非線性控制理論基礎(chǔ)15-24
• 2.1 Lyapunov穩(wěn)定性理論15-18
• 2.1.1 基本概念15-16
• 2.1.2 Lyapunov穩(wěn)定性定理16-18
• 2.1.3 Barbalat引理18
• 2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制18-21
• 2.2.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理18-20
• 2.2.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制的定義20
• 2.2.3 幾種典型的趨近律20-21
• 2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法21-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 基于觀測器的欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤輸出反饋滑模控制24-47
• 3.1 控制問題描述24-25
• 3.2 觀測器設(shè)計(jì)25-27
• 3.2.1 構(gòu)造觀測器25-27
• 3.2.2 觀測器穩(wěn)定性分析27
• 3.3 運(yùn)動學(xué)回路虛擬控制律設(shè)計(jì)27-28
• 3.4 動力學(xué)回路滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)28-30
• 3.4.1 縱向推力滑模控制律設(shè)計(jì)28-29
• 3.4.2 轉(zhuǎn)向力矩滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)29-30
• 3.5 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析30-31
• 3.6 仿真研究與分析31-46
• 3.6.1 封閉型軌跡跟蹤32-39
• 3.6.2 開放型軌跡跟蹤39-46
• 3.7 本章小結(jié)46-47
• 第4章 欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)滑�？刂�47-69
• 4.1 控制問題描述47-48
• 4.2 運(yùn)動學(xué)回路虛擬控制律設(shè)計(jì)48-49
• 4.3 動力學(xué)回路滑模控制律設(shè)計(jì)49-53
• 4.3.1 縱向推力滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)49-51
• 4.3.2 轉(zhuǎn)向力矩滑�？刂坡稍O(shè)計(jì)51-53
• 4.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析53-54
• 4.5 仿真研究與分析54-68
• 4.5.1 封閉型軌跡跟蹤54-61
• 4.5.2 開放型軌跡跟蹤61-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 第5章 結(jié)論與展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 致謝75

【相似文獻(xiàn)】

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