收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

船舶航向反步自适应控制方法研究

王金朋  
【摘要】:本文通过对反步法的学习和研究,设计了一种基于反步法的船舶航向自适应控制器,并在船舶模型参数出现摄动和海浪干扰的情况下进行了仿真研究。 船舶航向控制器是船舶操纵运动控制领域重要的研究课题,国内外的许多科研人员一直为改善船舶操纵性能而不懈的努力。目前多数船舶航向控制器的设计仍采用了野本线性模型,然而,由于船舶航行中船舶的航速、装载状态、外界干扰等会时常发生变化,进而产生严重的水动力非线性问题,使得基于线性模型设计的控制器控制效果变差。针对这一问题,本文把反步自适应设计方法应用到船舶航向运动控制中,通过实验结果分析可知,所设计的船舶航向控制器较好的解决了这个问题。 本文首先对自动舵的发展历史、国内外相关领域的研究现状进行了回顾和总结。介绍了船舶航向操纵运动数学模型以及外界干扰数学模型。详细阐述了自动舵的控制原理。介绍了反步法的基本原理与近几年的发展状况,详细推导了用反步法设计控制器的过程,并用李雅普诺夫稳定性理论进行了论证。以船舶航向控制为研究对象,用反步法设计了船舶航向控制器,为了便于学习和研究,首先设计了一种船舶模型参数已知的航向控制器,在取得满意的仿真结果基础上再对含有外界干扰和不确定参数的船舶模型设计自适应航向控制器。在设计过程中加入了积分器,以消除外界恒值干扰引起的静态误差。滑模控制在处理不确定性系统中表现出明显的优越性,本文用反步法和滑模控制相结合的方法,以加入了舵机性能的船舶航向Norrbin阶非线性模型为研究对象,设计了一种反步滑模航向控制器,通过仿真验证可知,此方法比单纯的经典反步法在减小调节时间的同时对系统含有的不确定性具有更强的鲁棒性,这说明用反步滑模控制法处理含有非匹配不确定性的非线性系统是有效的。 对设计的船舶航向控制器在Matlab的Simulink工具箱下进行了仿真验证,仿真结果表明,所设计的反步自适应航向控制器能够很好的跟踪航向的变化,控制舵角变化合理,没有出现频繁打舵情况,特别是当船舶模型参数出现大的摄动时,在控制器参数不变的情况下依然能取得了很好的仿真效果,说明了用此方法设计的船舶航向自适应控制器具有很强的鲁棒性,进而表明用反步法处理系统的非线性和不确定性问题是一次成功的探索。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 施小成;刘振业;付明玉;王成龙;;灰色预测GA-PID全垫升气垫船航向控制[J];计算机仿真;2011年08期
2 赵金海;;船舶航行自抗扰控制器的仿真研究[J];舰船电子工程;2011年08期
3 王立军;张显库;;基于鲁棒模糊控制的船舶转向及航向保持[J];中国航海;2011年02期
4 方逊;李红祥;李昊;;基于VRML的陀螺罗经仿真[J];武汉船舶职业技术学院学报;2011年04期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
11 ;[J];;年期
12 ;[J];;年期
13 ;[J];;年期
14 ;[J];;年期
15 ;[J];;年期
16 ;[J];;年期
17 ;[J];;年期
18 ;[J];;年期
19 ;[J];;年期
20 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李荣辉;李铁山;李强;;自抗扰控制在船舶航向及航迹控制中的应用[A];中国自动化学会控制理论专业委员会B卷[C];2011年
2 郑云峰;杨盐生;李铁山;;带有执行器的船舶航向控制反馈线性化设计[A];2004防止船舶行事故新经验新技术学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
3 李加庆;;船舶碰撞局面分析与处置方法浅谈[A];中国航海学会内河船舶驾驶专业委员会港区、渡口船舶航行安全与管理论文集[C];2009年
4 臧胜永;杨盐生;;船舶航向的神经网络模型参考自适应控制[A];2004防止船舶行事故新经验新技术学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
5 任光;赵卫军;牛井超;;基于RBF网络的船舶航向神经模糊控制器的研究[A];第二十届中国控制会议论文集(下)[C];2001年
6 王德普;夏洪胜;;实船航向运动模型辨识[A];第三届全国控制与决策系统学术会议论文集[C];1991年
7 丁玲玲;刘胜;邓志红;孙静川;;船舶航向广义预测控制规律研究[A];2000中国控制与决策学术年会论文集[C];2000年
8 吉春生;史德;杨晓东;赖忠干;;霍尔罗经指向原理及其误差校正[A];船舶通信与导航(1995)[C];1995年
9 陈伟庆;;大型船舶进出偏小港池——科伦坡港注意事项[A];2009特大型船舶操纵和船舶安全与管理论文集[C];2009年
10 赵起文;毕胜;周方明;刘玉民;厉鼎由;;船用短波定向天线自动控制系统研究[A];船舶通信与导航(1995)[C];1995年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡江强;基于克隆选择优化的船舶航向自适应控制[D];大连海事大学;2008年
2 刘文江;欠驱动水面船舶航向、航迹非线性鲁棒控制研究[D];山东大学;2012年
3 刘清;船舶操纵运动模糊神经网络控制系统研究[D];武汉理工大学;2002年
4 叶光;基于VV&A的船舶运动控制系统仿真的研究[D];大连海事大学;2007年
5 林叶锦;船舶运动模糊神经网络控制系统的研究[D];大连海事大学;2006年
6 李高云;大型船舶航向/航迹智能容错控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 王先洲;船舶及潜艇操纵中的鲁棒控制研究[D];华中科技大学;2006年
8 高双;喷水推进船舶的航向/航速控制研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
9 孟浩;船舶航行的智能自适应控制研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
10 尹建川;径向基函数神经网络及其在船舶运动控制中的应用研究[D];大连海事大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 何俊杰;船舶航向智能模糊控制系统及其仿真[D];大连理工大学;2000年
2 刘晓明;船舶航向模糊自适应控制研究[D];上海海运学院;2002年
3 张雅妮;基于粒子群算法模糊控制自动舵的研究与仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 朱璐;船舶航向保持中的混沌及鲁棒控制[D];大连海事大学;2009年
5 翟欢欢;基于递推的船舶航向鲁棒控制器设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 董浩然;船舶舵机液压系统的仿真研究[D];集美大学;2009年
7 方亮;舰船航向—舵/翼舵智能协调控制研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 杨文辉;船舶航向智能控制研究[D];华南理工大学;2010年
9 赵卫军;船舶航向RBF神经网络模糊控制及综合监控数据通讯系统[D];大连海事大学;2001年
10 孔琳;船舶航向/横摇控制系统信息处理系统[D];哈尔滨工程大学;2009年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 李颖;海难责任分清 肇事逃犯落网[N];中国交通报;2002年
2 吕航;将系统论运用于海事调查中[N];中国交通报;2002年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978