本文關(guān)鍵詞：考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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(guò)程中考慮系統(tǒng)輸入飽和問(wèn)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(wèn)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(guò)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)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)面控制(Dynamic Surface Control; 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(wèn)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(wèn)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,并且使得航向跟蹤誤差任意小。最后,利用MATLAB進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究,分別驗(yàn)證了上述三種控制器的有效性。
【關(guān)鍵詞】：船舶航向自動(dòng)舵 輸入飽和 后推方法 自適應(yīng)控制 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U664.36
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景9-10
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 船舶航向控制算法國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 課題的提出及意義12-13
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容13-14
• 第2章 基礎(chǔ)知識(shí)14-23
• 2.1 船舶航向控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型14-15
• 2.2 Lyapunov穩(wěn)定性理論15-18
• 2.2.1 Lyapunov穩(wěn)定性15-16
• 2.2.2 Lyapunov直接方法16-18
• 2.3 Backstepping方法和DSC技術(shù)18-22
• 2.3.1 Backstepping方法概述18
• 2.3.2 Backstepping方法應(yīng)用實(shí)例18-22
• 2.3.3 DSC技術(shù)簡(jiǎn)介22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 基于已知系統(tǒng)的考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵控制設(shè)計(jì)23-33
• 3.1 “控制器內(nèi)補(bǔ)償”輔助系統(tǒng)簡(jiǎn)介23-24
• 3.2 問(wèn)題描述24-25
• 3.3 基于Backstepping的控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析25-28
• 3.3.1 控制器設(shè)計(jì)25-27
• 3.3.2 穩(wěn)定性分析27-28
• 3.4 仿真結(jié)果分析28-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 帶有參數(shù)不確定的考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵自適應(yīng)控制設(shè)計(jì)33-41
• 4.1 問(wèn)題描述33-34
• 4.2 基于自適應(yīng)Backstepping方法的控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析34-38
• 4.2.1 控制器設(shè)計(jì)34-38
• 4.2.2 穩(wěn)定性分析38
• 4.3 仿真研究38-40
• 4.4 本章小結(jié)40-41
• 第5章 考慮輸入飽和的直接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)DSC控制設(shè)計(jì)41-57
• 5.1 徑基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介42-43
• 5.2 問(wèn)題描述43-44
• 5.3 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和DSC技術(shù)的控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析44-53
• 5.3.1 控制器設(shè)計(jì)44-48
• 5.3.2 穩(wěn)定性分析48-53
• 5.4 船舶航向控制設(shè)計(jì)53-54
• 5.5 船舶航向控制應(yīng)用仿真54-56
• 5.6 本章小結(jié)56-57
• 第6章 結(jié)論與展望57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 攻讀碩士學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-65
• 研究生履歷65

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 胡宴才;船舶航向自動(dòng)舵自適應(yīng)模糊設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2013年

2 魏恩平;考慮時(shí)滯和輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：考慮輸入飽和的船舶航向自動(dòng)舵設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：306151