船舶航向自動舵自適應(yīng)模糊設(shè)計.pdf

1、船舶在海上航行時，由于航速、裝載狀態(tài)等的不斷變化以及外界環(huán)境干擾的影響，導(dǎo)致船舶航向控制系統(tǒng)模型中存在明顯的不確定性，同時船舶具有復(fù)雜的非線性和非穩(wěn)定性，因此，研制魯棒自適應(yīng)性能好、易于工程實(shí)現(xiàn)的非線性船舶航向控自動舵成為熱門研究課題。
　　 因此，本文針對帶有不確定性的船舶航向自動舵非線性控制系統(tǒng)，提出了帶有未知參數(shù)、帶有未知非線性函數(shù)以及帶有未知控制增益符號等三種非線性船舶航向自動舵控制算法。
　　 首先，在不考慮舵

2、機(jī)伺服系統(tǒng)的情況下，針對帶有參數(shù)不確定的船舶航向自動舵控制系統(tǒng)，以后推(Backstepping)法為控制器設(shè)計的基本工具，提出了一種自適應(yīng)船舶航向控制算法;其次，針對一種考慮舵機(jī)伺服系統(tǒng)及未知外界干擾的三階不確定非線性航向控制系統(tǒng)，在后推法的基礎(chǔ)上，提出了一種考慮舵角輸入飽和非線性船舶航向動態(tài)面模糊控制算法，該算法采用模糊系統(tǒng)逼近光滑不確定性函數(shù)，通過采用動態(tài)面技術(shù)，避免了高階系統(tǒng)易出現(xiàn)的“計算量膨脹”問題，明顯地降低了控制器的復(fù)雜性

3、，為控制系統(tǒng)在工程應(yīng)用上提供了捷徑;最后，針對含有完全未知的控制增益函數(shù)的非線性船舶航向控制系統(tǒng)，將Nussbaum增益函數(shù)技術(shù)融入后推法之中，考慮舵角輸入飽和，提出了一個新的自適應(yīng)船舶航向自適應(yīng)模糊控制算法，在保證航向控制系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，使系統(tǒng)達(dá)到良好的跟蹤效果。
　　 本文所提出的航向控制算法都能夠保證閉環(huán)系統(tǒng)的所有信號最終一致有界，并且使得航向跟蹤誤差足夠小。最后，利用MATLAB進(jìn)行計算機(jī)仿真實(shí)驗，分別驗證了上述三種非