船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂?/h1>
2014-07-31 20:18:01王仁強陳進(jìn)濤
艦船科學(xué)技術(shù) 2014年3期
王仁強，陳進(jìn)濤
(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航海技術(shù)系，江蘇 南京 211170)
船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂?/p>
王仁強，陳進(jìn)濤
(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航海技術(shù)系，江蘇 南京 211170)
為實現(xiàn)船舶在大幅度改向操縱運動中航向準(zhǔn)確快速跟蹤控制，采用Bech船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型精確描述船舶運動性能?？紤]到船舶運動中固有的非線性、模型不確定性和風(fēng)、浪、流等干擾影響，設(shè)計一種船舶航向非線性自適應(yīng)滑?？刂破鳌＠梅囱莘▽⒒？刂萍夹g(shù)與自適應(yīng)控制技術(shù)相結(jié)合設(shè)計航向改變控制算法，借助Lyapunov穩(wěn)定性定理證明控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并進(jìn)行船舶航向控制仿真。仿真結(jié)果表明，本文所設(shè)計的船舶航向改變控制器性能優(yōu)良，控制舵角合理，控制輸出航向?qū)Ρ敬瑓?shù)攝動及外界干擾不敏感，具有較強的魯棒性。
Bech模型；反演法；自適應(yīng)；Lyapunov；滑?？刂?/p>
0 引 言
船舶運動具有大慣性、大時滯、非線性等特點，船舶在海上航行時經(jīng)常會受到風(fēng)、浪等強干擾的影響，此時，傳統(tǒng)的PID控制規(guī)律已不能較好地對船舶航向進(jìn)行跟蹤控制。20世紀(jì)60年代誕生的滑模變結(jié)構(gòu)控制理論[1]為船舶運動的非線性、不確定性控制提供了有效的解決方法，這種方法通過控制量的切換使船舶運動系統(tǒng)狀態(tài)沿著滑模面滑動，使船舶運動系統(tǒng)在受到參數(shù)攝動和外界干擾時具有不變性。
然而，文獻(xiàn)[2-5]都是基于2階野本模型，該模型只適應(yīng)于在平衡位置做小偏移的操縱運動，當(dāng)船舶進(jìn)行大幅度航向改變操縱時，2階野本模型就不能夠精確的描述船舶實際的運動性能。鑒于此，本文采用適用范圍更廣的Bech模型[6]，在利用Lyapunov穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合變結(jié)構(gòu)滑模控制強魯棒性特點，利用反演設(shè)計方法設(shè)計一種船舶航向改變自適應(yīng)滑?？刂扑惴ǎ瑥亩鴮崿F(xiàn)船舶在大幅度改向操縱運動中航向準(zhǔn)確快速跟蹤控制。通過與傳統(tǒng)PID控制仿真比較，得出本文所設(shè)計的船舶航向控制效果理想，具有較強的抗干擾性能。
1 船舶運動非線性數(shù)學(xué)模型
20世紀(jì)50年代，日本學(xué)者野本謙作[6]從控制理論的角度出發(fā)，建立基于舵角輸入、航向輸出的響應(yīng)型船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型，該模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
(1)
式中：T1，T2和T3為2階野本模型的追隨性指數(shù)；K為旋回性指數(shù)。
然而，式(1)描述的船舶操縱運動方程只適用于航速穩(wěn)定、在平衡位置做小偏移的運動，并不適用于大幅度的航向改變操縱。為此，Bech等在2階野本模型的基礎(chǔ)上發(fā)展了適用于大幅度航向改變操縱，同時又可解釋航向不穩(wěn)定等非線性現(xiàn)象的船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
(2)
作如下設(shè)定：
當(dāng)船舶受到外界干擾，船舶系統(tǒng)參數(shù)(操縱性指數(shù)K，T)變化時，式(2)可變換為：
(3)
式中Δa和Δb為系統(tǒng)參數(shù)不確定部分。
作如下設(shè)定：
那么式(3)可寫成下列形式：
(4)
從式(4)可以看出，本文的設(shè)計目標(biāo)為尋求控制規(guī)律u，使系統(tǒng)輸出y漸近跟蹤航向期望值φr，即當(dāng)t→∞時，跟蹤誤差e=y-φr→0，從而實現(xiàn)航向改變操縱的準(zhǔn)確快速跟蹤控制。
2 船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂破鞯脑O(shè)計
針對船舶操縱系統(tǒng)，本文提出的船舶航向改變控制器的設(shè)計步驟如下：
第1步：定義誤差變量，構(gòu)造滑模面。
針對系統(tǒng)構(gòu)造如下滑模面：
(5)
式中:φr為期望航向；σ1，σ2為虛擬鎮(zhèn)定函數(shù)；z1為航向誤差。
第2步，利用反演法，構(gòu)造Lyapunov函數(shù)證明控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。
構(gòu)造第1個Lyapunov函數(shù)：
(6)
由式(5)可知：
對式(6)兩端求導(dǎo)，有：
(7)
令
(8)
代入式(7)，有：
(9)
考慮到式(7)和式(9)，得到：
(10)
將式(10)代入式(8)，可得：
(11)
同樣的，根據(jù)式(5)可得：
(12)
構(gòu)造第2個Lyapunov函數(shù)：
(13)
對式(13)兩端求導(dǎo)，有：
(14)
令
(15)
代入式(14)，有
(16)
考慮到式(12)和式(15)，得到：
(17)
將式(11)和式(17)代入式(13)，可得：
(18)
(19)
根據(jù)式(5)，得到：
(20)
對式(19)兩端求導(dǎo)，有：
(21)
針對式(21)，為使控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，設(shè)計自適應(yīng)控制規(guī)律為：
(22)
式中k1，k2，k3，β均為正數(shù)。
3 仿真研究
以大連海事大學(xué)教學(xué)實習(xí)船“育龍”輪為例進(jìn)行仿真研究。該輪Bech模型的相關(guān)參數(shù)為：T1·T2=9.238，T1+T2=23.944，K=7.926,T3=10.064,α0=0，α1=1，α2=0，α3=30。應(yīng)用Matlab/Simulink平臺設(shè)計了系統(tǒng)的船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂品抡娉绦?，船舶初始航向000，期望航向改變值φr=030，將外界干擾ω等效為ω=0.01+0.01sin(πt)，與傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行仿真比較，利用遺傳算法[9]在線自動尋優(yōu)求取“育龍”輪PID控制參數(shù)：Kp=7.5，Kd=0.001，Ki=83.5。仿真對比結(jié)果如圖1和圖2所示。
圖1 存在干擾，預(yù)期改向30°時航向角輸出曲線Fig.1 The output of ship course with disturbances when expected course change is 30°
由圖1可以看出，反演自適應(yīng)滑?？刂破骶哂休^快的響應(yīng)速度和較好的跟蹤能力，且航向平穩(wěn)；PID控制器雖然也可以跟蹤航向角，但是與反演自適應(yīng)滑模控制器相比具有較大的超調(diào)量，并且控制航向?qū)ν饨绺蓴_較敏感，航向角左右搖擺，控制性能不理想。
圖2 存在干擾，預(yù)期改向30°時舵角輸出曲線Fig.2 The output of rudder angle with disturbances when expected course change is 30°
從圖2可以得出，PID控制器舵角輸出抖振比較嚴(yán)重，控制舵角擺動較大，長時間工作容易造成舵機損壞；而反演自適應(yīng)滑?？刂破鞫娼禽敵龉饣灸軌虮ＷC不用操舵也可以穩(wěn)定跟蹤航向。總的來說，本文設(shè)計的控制器具有較好的控制效果，抗干擾能力強，具有較強魯棒性。
4 結(jié) 語
本文從Bech船舶運動數(shù)學(xué)模型的角度出發(fā)，考慮船舶參數(shù)變化和外界干擾的影響，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論，結(jié)合變結(jié)構(gòu)滑?？刂品椒ê妥赃m應(yīng)控制技術(shù)，利用反演方法設(shè)計一種船舶航向改變自適應(yīng)滑模控制算法，并給出其設(shè)計流程。以大連海事大學(xué)實習(xí)船“育龍”輪為例進(jìn)行仿真研究，與傳統(tǒng)PID控制比較可知，本文所設(shè)計的船舶航向反演自適應(yīng)滑?？刂扑惴ǖ目刂菩Ч硐?，具有較強魯棒性。
[1]LINFJ,CHOUWD.Aninductionmotorservodriveusingsliding-modecontrolwithgeneticalgorithem[J].ElectricPowerSystemResearch,2003,64(2):93-108.
[2] 張顯庫.基于Lyapunov穩(wěn)定性的船舶航向保持非線性控制[D]. 西南交通大學(xué)學(xué)報,2010.
[3] 王林,陳楠,高嵬.基于Backstepping的船舶航向自適應(yīng)滑模控制[J].船電技術(shù),2012.
WANGLin,CHENNan,GAOWei.Backsteppingbasedshipheadingadaptiveslidingmodecontrol[J].ShipPowerTechnology,2012(4):20-22.
[4] 卜仁祥,劉正江,李鐵山.迭代滑模增量反饋在船舶航向控制中的應(yīng)用[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報,2007(3):26-30.
BURen-xiang,LIUZheng-jiang,LITie-shan.Iterativeslidingmodeincrementalfeedbackshipcoursecontrol[J].JournalofHarbinEngineeringUniversity,2007(3):26-30.
[5]CHEEPT,CHRISTOPHERE.Slidingmodeobserversforreconstructionofsimultaneousactuatorandsensorfaults[C].Proceedingsofthe42ndIEEEConferenceonDecisionandControlMauiHawaiiUSA,2003:1455-1460.
[6] 賈欣樂,楊鹽生.船舶運動數(shù)學(xué)模型[M].大連：大連海事大學(xué)出版社,1999.
[7] 袁雷,吳漢松.船舶航向非線性系統(tǒng)的多滑模自適應(yīng)模糊控制[J].智能系統(tǒng)學(xué)報,2010(4)：30-34.
YUANLei,WUHan-song.Shipcoursenon-linearsystemslidingmodeadaptivefuzzycontrol[J].IntelligentSystems,2010(4)：30-34.
[8]LINFJ,SHENPH,HSUSP.Adaptivebacksteppingslidingmodecontrolforlinearinductionmotordrive[J].IEEEProceedingElectricalPowerApplication,2002,149(3):184-194.
[9] 劉金琨.先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003.
Ship course nonlinear adaptive sliding mode control based on backstepping
WANG Ren-qiang,CHEN Jin-tao
(Department of Navigation, Jiangsu Maritime Institute,Nanjing 211170,China)
In order to achieve ship course fast and accurate tracking control when changing course significantly,the Bech ship maneuvering mathematical model is used to accurately describe ship maneuvering performance,considering the nonlinear characteristics,modeling uncertainties and external disturbances such as wind,wave and flow in ship motion,a ship course nonlinear sliding mode controller is designed in this paper.Combining sliding mode control technology with adaptive control technology to design ship course control algorithm based on backstepping, utilizing Lyapunov stability theorem to prove the control system is asymptotically stable and ship course control simulation is carried out.The simulation result shows that the controller,whose rudder angle is reasonable and course is not sensitive, devised in this paper has superior performance and strong robustness.
bech model;backstepping;adaptive;lyapunov;sliding model control
2013-04-26；
2013-05-28
江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點課題(B-a/2011/03/008)；江蘇省高校大學(xué)生實踐探究訓(xùn)練計劃課題(2012JSSPITP3772)
王仁強(1986-),男，碩士,研究方向為船舶操縱與避碰技術(shù)、船舶運動與控制技術(shù)。
U666.153
A
1672-7649(2014)03-0136-03
10.3404/j.issn.1672-7649.2014.03.028
猜你喜歡
全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器舵角反饋裝置結(jié)構(gòu)及問題的分析江蘇船舶(2021年4期)2021-09-28 08:09:10 基于數(shù)字信號處理的舵角反饋指示系統(tǒng)艦船科學(xué)技術(shù)(2021年8期)2021-09-18 08:36:06 知坐標(biāo)，明航向新世紀(jì)智能(高一語文)(2021年3期)2021-07-16 08:30:16 操舵儀檢測平臺中舵機運動模擬裝置設(shè)計與實現(xiàn)?艦船電子工程(2020年4期)2020-06-19 06:14:48 考慮幾何限制的航向道模式設(shè)計民用飛機設(shè)計與研究(2019年4期)2019-05-21 07:21:26 基于ARM+FPGA的模塊化同步控制算法研究制造技術(shù)與機床(2017年6期)2018-01-19 02:41:07 基于干擾觀測器的船舶系統(tǒng)航向Backstepping 控制電子制作(2017年24期)2017-02-02 07:14:16 一種優(yōu)化的基于ARM Cortex-M3電池組均衡控制算法應(yīng)用電源技術(shù)(2015年9期)2015-06-05 09:36:06 球鼻首對船舶操縱性的影響及案例分析中國水運(2015年2期)2015-04-23 15:04:07 使命:引領(lǐng)航向與保持穩(wěn)定法大研究生(2015年2期)2015-02-27 10:13:55
王仁強，陳進(jìn)濤
(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航海技術(shù)系，江蘇 南京 211170)
船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂?/p>
王仁強，陳進(jìn)濤
(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院 航海技術(shù)系，江蘇 南京 211170)
為實現(xiàn)船舶在大幅度改向操縱運動中航向準(zhǔn)確快速跟蹤控制，采用Bech船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型精確描述船舶運動性能?？紤]到船舶運動中固有的非線性、模型不確定性和風(fēng)、浪、流等干擾影響，設(shè)計一種船舶航向非線性自適應(yīng)滑?？刂破鳌＠梅囱莘▽⒒？刂萍夹g(shù)與自適應(yīng)控制技術(shù)相結(jié)合設(shè)計航向改變控制算法，借助Lyapunov穩(wěn)定性定理證明控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并進(jìn)行船舶航向控制仿真。仿真結(jié)果表明，本文所設(shè)計的船舶航向改變控制器性能優(yōu)良，控制舵角合理，控制輸出航向?qū)Ρ敬瑓?shù)攝動及外界干擾不敏感，具有較強的魯棒性。
Bech模型；反演法；自適應(yīng)；Lyapunov；滑?？刂?/p>
0 引 言
船舶運動具有大慣性、大時滯、非線性等特點，船舶在海上航行時經(jīng)常會受到風(fēng)、浪等強干擾的影響，此時，傳統(tǒng)的PID控制規(guī)律已不能較好地對船舶航向進(jìn)行跟蹤控制。20世紀(jì)60年代誕生的滑模變結(jié)構(gòu)控制理論[1]為船舶運動的非線性、不確定性控制提供了有效的解決方法，這種方法通過控制量的切換使船舶運動系統(tǒng)狀態(tài)沿著滑模面滑動，使船舶運動系統(tǒng)在受到參數(shù)攝動和外界干擾時具有不變性。
然而，文獻(xiàn)[2-5]都是基于2階野本模型，該模型只適應(yīng)于在平衡位置做小偏移的操縱運動，當(dāng)船舶進(jìn)行大幅度航向改變操縱時，2階野本模型就不能夠精確的描述船舶實際的運動性能。鑒于此，本文采用適用范圍更廣的Bech模型[6]，在利用Lyapunov穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合變結(jié)構(gòu)滑模控制強魯棒性特點，利用反演設(shè)計方法設(shè)計一種船舶航向改變自適應(yīng)滑?？刂扑惴ǎ瑥亩鴮崿F(xiàn)船舶在大幅度改向操縱運動中航向準(zhǔn)確快速跟蹤控制。通過與傳統(tǒng)PID控制仿真比較，得出本文所設(shè)計的船舶航向控制效果理想，具有較強的抗干擾性能。
1 船舶運動非線性數(shù)學(xué)模型
20世紀(jì)50年代，日本學(xué)者野本謙作[6]從控制理論的角度出發(fā)，建立基于舵角輸入、航向輸出的響應(yīng)型船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型，該模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
(1)
式中：T1，T2和T3為2階野本模型的追隨性指數(shù)；K為旋回性指數(shù)。
然而，式(1)描述的船舶操縱運動方程只適用于航速穩(wěn)定、在平衡位置做小偏移的運動，并不適用于大幅度的航向改變操縱。為此，Bech等在2階野本模型的基礎(chǔ)上發(fā)展了適用于大幅度航向改變操縱，同時又可解釋航向不穩(wěn)定等非線性現(xiàn)象的船舶操縱運動數(shù)學(xué)模型，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
(2)
作如下設(shè)定：
當(dāng)船舶受到外界干擾，船舶系統(tǒng)參數(shù)(操縱性指數(shù)K，T)變化時，式(2)可變換為：
(3)
式中Δa和Δb為系統(tǒng)參數(shù)不確定部分。
作如下設(shè)定：
那么式(3)可寫成下列形式：
(4)
從式(4)可以看出，本文的設(shè)計目標(biāo)為尋求控制規(guī)律u，使系統(tǒng)輸出y漸近跟蹤航向期望值φr，即當(dāng)t→∞時，跟蹤誤差e=y-φr→0，從而實現(xiàn)航向改變操縱的準(zhǔn)確快速跟蹤控制。
2 船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂破鞯脑O(shè)計
針對船舶操縱系統(tǒng)，本文提出的船舶航向改變控制器的設(shè)計步驟如下：
第1步：定義誤差變量，構(gòu)造滑模面。
針對系統(tǒng)構(gòu)造如下滑模面：
(5)
式中:φr為期望航向；σ1，σ2為虛擬鎮(zhèn)定函數(shù)；z1為航向誤差。
第2步，利用反演法，構(gòu)造Lyapunov函數(shù)證明控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定。
構(gòu)造第1個Lyapunov函數(shù)：
(6)
由式(5)可知：
對式(6)兩端求導(dǎo)，有：
(7)
令
(8)
代入式(7)，有：
(9)
考慮到式(7)和式(9)，得到：
(10)
將式(10)代入式(8)，可得：
(11)
同樣的，根據(jù)式(5)可得：
(12)
構(gòu)造第2個Lyapunov函數(shù)：
(13)
對式(13)兩端求導(dǎo)，有：
(14)
令
(15)
代入式(14)，有
(16)
考慮到式(12)和式(15)，得到：
(17)
將式(11)和式(17)代入式(13)，可得：
(18)
(19)
根據(jù)式(5)，得到：
(20)
對式(19)兩端求導(dǎo)，有：
(21)
針對式(21)，為使控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，設(shè)計自適應(yīng)控制規(guī)律為：
(22)
式中k1，k2，k3，β均為正數(shù)。
3 仿真研究
以大連海事大學(xué)教學(xué)實習(xí)船“育龍”輪為例進(jìn)行仿真研究。該輪Bech模型的相關(guān)參數(shù)為：T1·T2=9.238，T1+T2=23.944，K=7.926,T3=10.064,α0=0，α1=1，α2=0，α3=30。應(yīng)用Matlab/Simulink平臺設(shè)計了系統(tǒng)的船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂品抡娉绦?，船舶初始航向000，期望航向改變值φr=030，將外界干擾ω等效為ω=0.01+0.01sin(πt)，與傳統(tǒng)PID控制進(jìn)行仿真比較，利用遺傳算法[9]在線自動尋優(yōu)求取“育龍”輪PID控制參數(shù)：Kp=7.5，Kd=0.001，Ki=83.5。仿真對比結(jié)果如圖1和圖2所示。
圖1 存在干擾，預(yù)期改向30°時航向角輸出曲線Fig.1 The output of ship course with disturbances when expected course change is 30°
由圖1可以看出，反演自適應(yīng)滑?？刂破骶哂休^快的響應(yīng)速度和較好的跟蹤能力，且航向平穩(wěn)；PID控制器雖然也可以跟蹤航向角，但是與反演自適應(yīng)滑模控制器相比具有較大的超調(diào)量，并且控制航向?qū)ν饨绺蓴_較敏感，航向角左右搖擺，控制性能不理想。
圖2 存在干擾，預(yù)期改向30°時舵角輸出曲線Fig.2 The output of rudder angle with disturbances when expected course change is 30°
從圖2可以得出，PID控制器舵角輸出抖振比較嚴(yán)重，控制舵角擺動較大，長時間工作容易造成舵機損壞；而反演自適應(yīng)滑?？刂破鞫娼禽敵龉饣灸軌虮ＷC不用操舵也可以穩(wěn)定跟蹤航向。總的來說，本文設(shè)計的控制器具有較好的控制效果，抗干擾能力強，具有較強魯棒性。
4 結(jié) 語
本文從Bech船舶運動數(shù)學(xué)模型的角度出發(fā)，考慮船舶參數(shù)變化和外界干擾的影響，利用Lyapunov穩(wěn)定性理論，結(jié)合變結(jié)構(gòu)滑?？刂品椒ê妥赃m應(yīng)控制技術(shù)，利用反演方法設(shè)計一種船舶航向改變自適應(yīng)滑模控制算法，并給出其設(shè)計流程。以大連海事大學(xué)實習(xí)船“育龍”輪為例進(jìn)行仿真研究，與傳統(tǒng)PID控制比較可知，本文所設(shè)計的船舶航向反演自適應(yīng)滑?？刂扑惴ǖ目刂菩Ч硐?，具有較強魯棒性。
[1]LINFJ,CHOUWD.Aninductionmotorservodriveusingsliding-modecontrolwithgeneticalgorithem[J].ElectricPowerSystemResearch,2003,64(2):93-108.
[2] 張顯庫.基于Lyapunov穩(wěn)定性的船舶航向保持非線性控制[D]. 西南交通大學(xué)學(xué)報,2010.
[3] 王林,陳楠,高嵬.基于Backstepping的船舶航向自適應(yīng)滑模控制[J].船電技術(shù),2012.
WANGLin,CHENNan,GAOWei.Backsteppingbasedshipheadingadaptiveslidingmodecontrol[J].ShipPowerTechnology,2012(4):20-22.
[4] 卜仁祥,劉正江,李鐵山.迭代滑模增量反饋在船舶航向控制中的應(yīng)用[J].哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報,2007(3):26-30.
BURen-xiang,LIUZheng-jiang,LITie-shan.Iterativeslidingmodeincrementalfeedbackshipcoursecontrol[J].JournalofHarbinEngineeringUniversity,2007(3):26-30.
[5]CHEEPT,CHRISTOPHERE.Slidingmodeobserversforreconstructionofsimultaneousactuatorandsensorfaults[C].Proceedingsofthe42ndIEEEConferenceonDecisionandControlMauiHawaiiUSA,2003:1455-1460.
[6] 賈欣樂,楊鹽生.船舶運動數(shù)學(xué)模型[M].大連：大連海事大學(xué)出版社,1999.
[7] 袁雷,吳漢松.船舶航向非線性系統(tǒng)的多滑模自適應(yīng)模糊控制[J].智能系統(tǒng)學(xué)報,2010(4)：30-34.
YUANLei,WUHan-song.Shipcoursenon-linearsystemslidingmodeadaptivefuzzycontrol[J].IntelligentSystems,2010(4)：30-34.
[8]LINFJ,SHENPH,HSUSP.Adaptivebacksteppingslidingmodecontrolforlinearinductionmotordrive[J].IEEEProceedingElectricalPowerApplication,2002,149(3):184-194.
[9] 劉金琨.先進(jìn)PID控制及其MATLAB仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社,2003.
Ship course nonlinear adaptive sliding mode control based on backstepping
WANG Ren-qiang,CHEN Jin-tao
(Department of Navigation, Jiangsu Maritime Institute,Nanjing 211170,China)
In order to achieve ship course fast and accurate tracking control when changing course significantly,the Bech ship maneuvering mathematical model is used to accurately describe ship maneuvering performance,considering the nonlinear characteristics,modeling uncertainties and external disturbances such as wind,wave and flow in ship motion,a ship course nonlinear sliding mode controller is designed in this paper.Combining sliding mode control technology with adaptive control technology to design ship course control algorithm based on backstepping, utilizing Lyapunov stability theorem to prove the control system is asymptotically stable and ship course control simulation is carried out.The simulation result shows that the controller,whose rudder angle is reasonable and course is not sensitive, devised in this paper has superior performance and strong robustness.
bech model;backstepping;adaptive;lyapunov;sliding model control
2013-04-26；
2013-05-28
江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點課題(B-a/2011/03/008)；江蘇省高校大學(xué)生實踐探究訓(xùn)練計劃課題(2012JSSPITP3772)
王仁強(1986-),男，碩士,研究方向為船舶操縱與避碰技術(shù)、船舶運動與控制技術(shù)。
U666.153
A
1672-7649(2014)03-0136-03
10.3404/j.issn.1672-7649.2014.03.028
猜你喜歡
江蘇船舶(2021年4期)2021-09-28 08:09:10
艦船科學(xué)技術(shù)(2021年8期)2021-09-18 08:36:06
新世紀(jì)智能(高一語文)(2021年3期)2021-07-16 08:30:16
艦船電子工程(2020年4期)2020-06-19 06:14:48
民用飛機設(shè)計與研究(2019年4期)2019-05-21 07:21:26
制造技術(shù)與機床(2017年6期)2018-01-19 02:41:07
電子制作(2017年24期)2017-02-02 07:14:16
電源技術(shù)(2015年9期)2015-06-05 09:36:06
中國水運(2015年2期)2015-04-23 15:04:07
法大研究生(2015年2期)2015-02-27 10:13:55
