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欠驱动船舶的运动是由螺旋桨推力与偏航力矩驱动的,由于控制系统的输入量个数少于自由度数量,并且欠驱动船舶运动控制系统不能转换为无横漂系统。因此,欠驱动船舶属于一类特殊的非完整系统,控制难度高于一般的欠驱动机械系统。此外,船舶在海洋中航行,极易受到风、浪、流等海洋环境的干扰,这无疑又增加了欠驱动船舶运动控制的难度。随着社会的发展,人们对于欠驱动船舶的需求不断增加,主要应用于军事、海洋运输、海洋开发等方面。综上所述,对于欠驱动船舶的研究具有非常重大的意义。本文针对欠驱动船舶运动控制系统,结合动态面控制、有限时间扰动观测器,研究了欠驱动船舶航迹跟踪控制。本文完成的主要工作如下:首先,针对欠驱动船舶航迹跟踪控制系统,提出了一种动态面控制方法,通过跟踪误差动态,分别为两个控制输入设计控制律。与Backstepping方法相比,动态面控制方法避免了对虚拟控制输入的求导和维数灾难,最终实现渐近收敛,仿真结果验证了所提出的动态面设计方法的有效性。其次,考虑含有输入饱和的欠驱动船舶航迹跟踪控制,将动态面控制的方法和输入饱和辅助控制系统相结合设计控制律。跟踪误差动态可以分为两个级联的子系统,动态面控制方法分别用于为两个子系统设计控制律,辅助设计系统用于处理输入饱和。仿真结果验证了该控制律的有效性。最后,考虑含有外界扰动的欠驱动船舶航迹跟踪控制。跟踪误差系统可以分为两个级联子系统,动态面控制方法用于稳定两个子系统,有限时间观测器用于观测未知扰动。动态面控制方法和逐步后推法相比避免了虚拟输入求导。结合级联系统理论,最终实现跟踪误差渐近收敛。仿真结果验证了所提出的方法的有效性。