船舶航向控制系統(tǒng)海浪干擾H-,∞-濾波器設計.pdf

1、作為船舶導航控制的一部分，船舶運動的控制占有相當重要的地位，但在對船舶運動進行控制時，海浪干擾對船舶的航向輸出具有很大的影響，運用海浪濾波器后可以有效的消除海浪干擾，提高船舶的控制品質(zhì)。目前，常見的海浪濾波器有：Kalman濾波器、時變?yōu)V波器、一階濾波器等。這些濾波器雖然能夠較好的濾除海浪干擾，但在某些方面它們還不夠完善，為此我們引入了H<,∞>濾波技術。與上述濾波方法相比，H<,∞>濾波具有較強的魯棒性。以往人們常用代數(shù)Riccati

2、方程的方法來設計H<,∞>濾波器，但此方法難以得到最優(yōu)的H<,∞>濾波器。 本文則采用LMI(線性矩陣不等式)來設計濾波器，通過這一方法，我們可以直接得到最優(yōu)的H<,∞>濾波器，而不必再憑借經(jīng)驗給出參數(shù)的估計值。文章系統(tǒng)地研究了H<,∞>濾波技術及其在船舶控制系統(tǒng)抗海浪干擾中的應用，設計出了具有較強魯棒性的船舶控制系統(tǒng)抗海浪干擾次優(yōu)和最優(yōu)H<,∞>濾波器，并通過MATLAB軟件中的仿真工具Simulink對最優(yōu)濾波器進行了效果仿

3、真。 在設計H<,∞>海浪濾波器之前，我們給出了設計時需要用到的船舶運動數(shù)學模型和海浪干擾模型。 以船舶航向控制系統(tǒng)為基礎，采用線性海浪模型設計了船舶控制系統(tǒng)海浪干擾次優(yōu)和最優(yōu)H<,∞>濾波器，并分兩種情況對最優(yōu)濾波器進行了詳細的仿真。首先，在設計模型的情況下進行仿真，此時最優(yōu)H<,∞>濾波器的濾波效果很好；然后，我們在系統(tǒng)模型波動的情況下進行仿真，此時經(jīng)最優(yōu)H<,∞>濾波器濾波后的航向輸出和舵令輸出也基本能夠達到穩(wěn)定。