本文關(guān)鍵詞：基于變結(jié)構(gòu)自抗擾的船舶航跡保持控制

  更多相關(guān)文章： 航跡控制 降維方程 變結(jié)構(gòu)自抗擾 滑模面 抖振

【摘要】：作為海上承載工具船舶正逐步趨于大型化、自動(dòng)化及高速化,效率提升的同時(shí),對(duì)船舶操控性的要求也越來(lái)越高。普通水面船舶在海上航行時(shí)是欠驅(qū)動(dòng)性的,會(huì)因?yàn)楹剿�、裝載狀態(tài)、機(jī)械結(jié)構(gòu)以及內(nèi)外環(huán)境干擾導(dǎo)致船舶控制系統(tǒng)具有不確定性、控制輸入飽和、橫漂問(wèn)題及不穩(wěn)定性。為解決上述船舶操控問(wèn)題,文章基于變結(jié)構(gòu)自抗擾控制技術(shù)對(duì)船舶航跡控制進(jìn)行了研究,具體研究?jī)?nèi)容包括：1.船舶航跡保持控制設(shè)計(jì)的研究：采用間接航跡保持控制的設(shè)計(jì)方法,構(gòu)建降維方程(期望船首向角函數(shù))得出能讓航跡偏差收斂為0的期望船首向角,設(shè)計(jì)航向控制器,以得到的期望船首向角為控制輸入對(duì)船舶航向進(jìn)行控制,進(jìn)而達(dá)到控制航跡的目的。如果不考慮對(duì)航向角的控制,則按照直接航跡保持控制方法,根據(jù)船舶在大地坐標(biāo)系上的位置坐標(biāo)設(shè)計(jì)控制器對(duì)航跡偏差直接控制,通過(guò)改變狀態(tài)變量變換控制目標(biāo),將跟蹤問(wèn)題轉(zhuǎn)化為鎮(zhèn)定問(wèn)題,省去輸入信號(hào)的的跟蹤微分環(huán)節(jié),簡(jiǎn)化了控制器的結(jié)構(gòu)。2.變結(jié)構(gòu)自抗擾控制算法的研究：通過(guò)對(duì)非線性自抗擾控制器的擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器(ESO)和狀態(tài)誤差反饋控制率兩部分進(jìn)行變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),得出新的變結(jié)構(gòu)自抗擾控制器,改造部分的可調(diào)參數(shù)降到了2個(gè)。為進(jìn)一步簡(jiǎn)化控制器,僅對(duì)狀態(tài)誤差反饋控制率進(jìn)行變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器只進(jìn)行簡(jiǎn)單的線性變換處理,得到的LESO可調(diào)參數(shù)僅為一個(gè)。變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后的控制器可以對(duì)被控模型不確定的系統(tǒng)進(jìn)行控制,在整個(gè)控制過(guò)程中實(shí)時(shí)觀測(cè)補(bǔ)償擾動(dòng),當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入滑動(dòng)模態(tài)后不再受內(nèi)外擾動(dòng)影響,同時(shí)這種設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)可調(diào)參數(shù)的數(shù)量,改善了控制性能。但因?yàn)榛Ｃ娴囊雽?dǎo)致系統(tǒng)抖振問(wèn)題的發(fā)生,為此文章引入光滑繼電函數(shù)和改進(jìn)的指數(shù)趨近律來(lái)消減抖振。3.以大連海事大學(xué)教學(xué)實(shí)習(xí)船“育龍”輪為仿真對(duì)象,基于在Matlab中Simulink環(huán)境下搭建的非線性船舶運(yùn)動(dòng)模型進(jìn)行船舶航跡保持控制仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：航跡控制 降維方程 變結(jié)構(gòu)自抗擾 滑模面 抖振
【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】：2016
【分類號(hào)】：U664.82
【目錄】：

• 摘要5-6
• AB巧RACT6-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 選題背景和研究意義10-12
• 1.1.1 選題背景10
• 1.1.2 研究意義10-12
• 1.2 研究發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 船舶航跡控制研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 自抗擾理論發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究方法和主要內(nèi)容15-17
• 第2章 基礎(chǔ)知識(shí)17-31
• 2.1 船舶運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.1.1 船舶平面運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系17
• 2.1.2 船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型17-20
• 2.2 自抗擾控制概述20-24
• 2.2.1 自抗擾控制理論概述20-21
• 2.2.2 自抗擾控制基本結(jié)構(gòu)21-24
• 2.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制概述24-31
• 2.3.1 滑模變結(jié)構(gòu)控制理論概述24
• 2.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制基本原理24-27
• 2.3.3 滑模變結(jié)構(gòu)控制率設(shè)計(jì)27-28
• 2.3.4 滑模變結(jié)構(gòu)控制抖振問(wèn)題28-31
• 第3章 基于VSC-ADRC的船舶航跡保持控制設(shè)計(jì)(一)31-44
• 3.1 問(wèn)題描述31-34
• 3.2 航向控制器設(shè)計(jì)34-38
• 3.2.1 航向控制系統(tǒng)ADRC結(jié)構(gòu)34-35
• 3.2.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器VSC設(shè)計(jì)35-37
• 3.2.3 誤差反饋控制率VSC設(shè)計(jì)37-38
• 3.3 仿真實(shí)例38-43
• 3.3.1 直線航跡保持控制39-41
• 3.3.2 曲線航跡保持控制41-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 基于VSC-ADRC的船舶航跡保持控制設(shè)計(jì)(二)44-56
• 4.1 問(wèn)題描述44
• 4.2 航向控制器設(shè)計(jì)44-49
• 4.2.1 跟蹤微分器44-45
• 4.2.2 擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器線性化45-46
• 4.2.3 誤差反饋控制率VSC設(shè)計(jì)46-49
• 4.3 仿真實(shí)例49-54
• 4.3.1 直線航跡保持控制49-51
• 4.3.2 曲線航跡保持控制51-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第5章 基于VSC-ADRC的船舶航跡保持控制設(shè)計(jì)(三)56-66
• 5.1 問(wèn)題描述56-57
• 5.2 航跡控制器設(shè)計(jì)57-59
• 5.3 仿真實(shí)例59-64
• 5.3.1 直線航跡保持控制60-62
• 5.3.2 曲線航跡保持控制62-64
• 5.4 本章小結(jié)64-66
• 第6章 結(jié)論與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-74
• 攻讀學(xué)位期間公開(kāi)發(fā)表論文74-75
• 致謝75-77
• 作者簡(jiǎn)介77

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 叢望;趙國(guó)良;;航跡保持指數(shù)控制算法[J];應(yīng)用科技;1989年01期

2 王曉亮;劉丹;單雪雄;;飛艇三維航跡控制研究[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2006年12期

3 李強(qiáng);洪碧光;李鐵山;李榮輝;張維毅;;基于分離型模型的船舶航跡控制系統(tǒng)仿真[J];大連海事大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

4 戚愛(ài)春;莊肖波;;船舶航跡控制研究綜述[J];電子世界;2013年10期

5 周崗;陳永冰;陳陽(yáng);李文魁;賈玉柱;;一種船舶直線航跡控制算法及控制參數(shù)的設(shè)計(jì)[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2013年05期

6 周崗,周永余,陳永冰,喬力爭(zhēng),卞鴻巍;艦船航跡控制器中模糊線性化方法的應(yīng)用[J];中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào);2000年04期

7 鄭云峰,楊鹽生,李鐵山;船舶航跡控制中航跡段的確定[J];航海技術(shù);2003年05期

8 劉瑛;李敏強(qiáng);張瑞峰;;復(fù)雜機(jī)動(dòng)動(dòng)作最優(yōu)航跡控制模型及操縱特性分析[J];控制理論與應(yīng)用;2014年05期

9 劉冠邦,姜長(zhǎng)生;智能自主控制在航跡控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];機(jī)械工程與自動(dòng)化;2005年05期

10 程雪梅;;無(wú)人機(jī)滑跑航跡控制模型與控制精度分析[J];火力與指揮控制;2010年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 饒進(jìn)軍;龔振邦;羅均;謝少榮;;基于人工策略的無(wú)人飛艇航跡跟蹤控制[A];2005年中國(guó)智能自動(dòng)化會(huì)議論文集[C];2005年

2 錢(qián)正祥;王秉君;崔衛(wèi)兵;;無(wú)人飛行器航跡優(yōu)化自校正控制技術(shù)[A];中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)第五屆青年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2003年

3 成芳;劉雁春;肖付民;夏偉;;水深測(cè)量航跡控制的偏航指示算法研究[A];第二十一屆海洋測(cè)繪綜合性學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 劉瑛;飛行器戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)動(dòng)作最優(yōu)航跡控制模型研究[D];天津大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 孫建;基于變結(jié)構(gòu)自抗擾的船舶航跡保持控制[D];大連海事大學(xué);2016年

2 張軍安;高精度航跡儀傳動(dòng)系統(tǒng)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2003年

3 吳飛;飛機(jī)航跡傾角高精度跟蹤控制算法研究[D];電子科技大學(xué);2012年

4 王波;基于滑模的船舶直線航跡控制設(shè)計(jì)及優(yōu)化[D];大連海事大學(xué);2014年

5 楊樹(shù)仁;船舶航跡控制算法的研究與仿真[D];吉林大學(xué);2014年

6 李志慧;船舶航跡自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)計(jì)[D];大連海事大學(xué);2014年

7 隋曉麗;水面無(wú)人艇航跡控制算法研究[D];大連海事大學(xué);2013年

8 劉廷偉;船舶航跡控制及氣象導(dǎo)航方法的研究[D];吉林大學(xué);2015年

9 劉勇;欠驅(qū)動(dòng)船舶直線航跡控制[D];大連海事大學(xué);2011年

10 杜堯;基于自抗擾的船舶航跡控制研究[D];大連海事大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：750805