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《大连海事大学》 2013年
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欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制

杨迪  
【摘要】:本论文主要研究了欠驱动水面船舶路径跟踪的非线性自适应控制问题。船舶在实际航行中,其模型参数一般是不确定的,而由风、浪、流引起的干扰对船舶运动的影响也是不可回避的。因此,寻求新的控制以适应船舶实际航行的需要已成为最近几年的热点。本文主要完成了以下研究工作: (1)针对三自由度欠驱动水面船舶模型参数不确定和外界干扰的路径跟踪问题,提出一种RBF神经网络自适应控制器。首先利用全局非线性坐标变换把地坐标系的位置误差转换为路径坐标系下的位置误差,使用路径参数作为一个辅助输入,并且设计横向速度的滤波器。然后对欠驱动船舶的操纵环路,滤波器环路和推进环路分别设计神经网络自适应稳定控制器,并且期望的前进速度在线可调。Lyapunov稳定性分析证明了船舶路径跟踪闭环系统的所有误差信号一致最终有界。 (2)针对三自由度欠驱动船舶非线性阻尼参数不确定的路径跟踪问题,提出一种自适应输出反馈控制器。首先应用Lyapunov直接法设计出全局指数稳定的观测器,然后应用微分同胚等效变换和反步设计方法设计出自适应输出反馈控制器,并且期望的前进速度在线可调。Lyapunov稳定性分析证明了船舶路径跟踪闭环系统的所有误差信号渐近稳定。 对于上述欠驱动水面船舶路径跟踪的RBF神经网络自适应控制器和自适应输出反馈控制器的仿真计算结果验证了相关非线性控制算法的有效性。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:U664.82

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