發(fā)布時間：2021-12-21 19:00

　　本文采用了分數(shù)階滑模理論和自抗擾控制理論相結(jié)合的方法,對船舶航向保持控制和航跡跟蹤控制進行研究,旨在解決欠驅(qū)動船舶航向航跡控制問題,并提高船舶控制器在航向、航跡控制方面的控制精度,減少系統(tǒng)的超調(diào)量,提高系統(tǒng)的抗干擾能力,通過仿真驗證可知,所設計的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)對目標的快速精確跟蹤,抗干擾性好,魯棒性強。1.船舶航向保持控制器的設計:采用含有非線性項的Norrbin模型精確描述船舶運動性能,利用分數(shù)階微積分算子構(gòu)造出分數(shù)階滑模面,增加系統(tǒng)穩(wěn)定性,加快收斂速度;考慮到滑模變結(jié)構(gòu)控制中出現(xiàn)的抖振問題,引入分數(shù)階指數(shù)趨近律來減弱抖振現(xiàn)象;結(jié)合非線性船舶運動數(shù)學模型,設計出具有較強魯棒性和抗干擾性的分數(shù)階滑模航向保持控制律;針對系統(tǒng)內(nèi)部不穩(wěn)定性和外界干擾,采用自抗擾控制算法中的線性擴張狀態(tài)觀測器對總擾動進行實時估計和補償,并通過設計線性自抗擾控制算法中的誤差反饋控制律,實現(xiàn)自抗擾控制算法與滑模變結(jié)構(gòu)控制算法的結(jié)合,得出基于分數(shù)階滑模自抗擾的船舶航向保持控制器,提高了航向保持控制器的控制精度和抗干擾性。2.船舶航跡跟蹤控制器的設計:利用雙曲正切函數(shù),建立期望船艏向角方程,通過跟蹤期望船艏向角,來實... 

【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 選題背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 船舶航向控制研究現(xiàn)狀
        1.2.2 船舶航跡跟蹤控制研究現(xiàn)狀
        1.2.3 分數(shù)階滑模研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究意義
    1.4 本文創(chuàng)新點與組織結(jié)構(gòu)
2 基礎知識
    2.1 船舶運動數(shù)學模型
        2.1.1 船舶運動坐標系
        2.1.2 船舶運動數(shù)學模型
    2.2 分數(shù)階微積分
        2.2.1 分數(shù)階微積分定義
        2.2.2 分數(shù)階微積分的性質(zhì)
        2.2.3 分數(shù)階系統(tǒng)的求解
    2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 抖振問題
        2.3.3 分數(shù)階滑�？刂破髟O計及穩(wěn)定性分析
    2.4 自抗擾控制
        2.4.1 自抗擾控制概述
        2.4.2 自抗擾控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
3 分數(shù)階滑模自抗擾航向保持控制器設計及仿真
    3.1 問題描述
    3.2 航向保持控制器設計
        3.2.1 分數(shù)階滑模航向保持控制器設計
        3.2.2 分數(shù)階滑模自抗擾航向保持控制器設計
    3.3 仿真結(jié)果分析
    3.4 對比驗證分析
    3.5 本章小節(jié)
4 基于改進型自抗擾分數(shù)階滑模航跡跟蹤控制器設計及仿真
    4.1 問題描述
    4.2 航跡跟蹤控制器設計
        4.2.1 跟蹤微分器
        4.2.2 改進型線性擴張狀態(tài)觀測器
        4.2.3 非線性誤差反饋控制律設計
    4.3 仿真與結(jié)果分析
        4.3.1 直線航跡仿真
        4.3.2 曲線航跡仿真
    4.4 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀碩士學位期間的科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]欠驅(qū)動船舶軌跡跟蹤控制設計[J]. 劉勇,卜仁祥,李強.  計算機仿真. 2019(05)
[4]波浪作用下船舶航向自抗擾控制設計及參數(shù)配置[J]. 李榮輝,曹峻海,李鐵山.  控制理論與應用. 2018(11)
[5]Guest Editorial for Special Issue on Fractional Order Systems and Controls[J]. YangQuan Chen,Dingyü Xue,Antonio Visioli.  IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2016(04)
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博士論文
[1]磁通解耦型磁力變速永磁無刷電機無位置傳感器自抗擾控制研究[D]. 孫佃升.上海大學 2019
[2]感應電機無速度傳感器分數(shù)階滑�？刂葡到y(tǒng)研究[D]. 繆仲翠.蘭州交通大學 2018
[3]粒子群優(yōu)化分數(shù)階控制器及欠驅(qū)動船舶航向控制研究[D]. 李光宇.大連海事大學 2016
[4]基于組合導航數(shù)據(jù)的欠驅(qū)動船舶航跡規(guī)劃及滑�？刂蒲芯縖D]. 張闖.大連海事大學 2016
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碩士論文
[1]船舶航向與航跡積分滑模自抗擾保持控制[D]. 邱峰.大連海事大學 2018
[2]基于DSC-MLP的船舶直線航跡自動舵自適應神經(jīng)網(wǎng)絡控制[D]. 寧君.大連海事大學 2013



本文編號：3545003