基于backstepping的模糊自适应船舶航向控制

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1、万方数据分类号UDC密级单位代码10151大连海事大学硕士学位论文基于Backstepping的模糊自适应船舶航向控制孟凡超指导教师王宁职称副教授学位授予单位大连海事大学申请学位类别工学硕士学科(专业)电力系统及其自动化论文完成日期2014年10月答辩日期2014年11月答辩委员会主席万方数据BacksteppingBasedFuzzyAdaptiveControlofShipCourseAthesisSubmittedtoDalianMaritimeUniversityInpartialfulfillmentofthere

2、quirementsforthedegreeofMasterofEngineeringMengFanchao(PowerSystemandAutomation)ThesisSupervisor：AssociateProfessorWangNingOctober2014万方数据㈣㈣㈣删㈥Ifff

3、fY2696434大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，撰写成博／硕士学位论文：：基王旦垒璺k§!曼殴ing笪撞翅自适廑照照题囱撞剑：。除论文中已经注

4、明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：壶R磕学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编

5、学位论文。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》(中国学术期刊(光盘版)电子杂志社)、《中国学位论文全文数据库》(中国科学技术信息研究所)等数据库中，并以电子出版物形式出版发行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。本学位论文属于：保密口在——年解密后适用本授权书。不保密∥(请在以上方框内打“√，’)论文作者签名：壶&拯导师签名：日期：》，≯年ff月彬Et万方数据本论文研究得到以下基金项目资助：(1)国家自然科学基金青年项目项目名称：面向船舶领域的动态自组织模糊建模及综合项目编号：51009017(

6、2)交通部应用基础研究基金项目项目名称：复杂船舶领域模型的动态自结构智能建模研究项目编号：2012—329．225．060(3)北车集团大连电力牵引研发中心技术开发项目项目名称：永磁同步电机推进水面无人艇自适应运动控制研究项目编号：2013H1912在此表示衷心的感谢!万方数据中文摘要摘要船舶运动控制是船舶自动化的核心，直接关系到船舶航行的安全性、操纵性和经济性。船舶运动具有非线性、模型不确定等特点，因而开展不确定非线性船舶运动控制研究，具有重要的理论价值和现实意义。因此本文针对船舶航向控制系统的特点，基于Backstepp

7、ing设计方法和模糊自适应控制理论，研究了非线性船舶航向的自适应模糊控制问题。首先，结合Backstepping设计方法，以船舶航向控制作为研究对象，设计了船舶航向控制器；进而针对带有参数不确定性的船舶航向控制系统，在Backstepping技术框架内，设计了非线性Backstepping自适应航向控制器；并针对有无扰动两种情况，进行仿真研究，结果表明所得Backstepping自适应航向控制器实现理想的航向跟踪控制。其次，针对船舶航向控制系统中含有的未知非线性动态，采用T-S模糊系统作为在线逼近器，通过反馈线性化技术和李雅

8、普诺夫稳定性理论，提出一种间接模糊自适应控制策略，确保船舶航向控制系统的稳定性；进而，将Backstepping算法和模糊自适应控制策略相结合，针对带有不确定性的船舶航向控制系统，提出了一种基于Backstepping的模糊自适应控制方法，李雅普诺夫方法确保闭环控制系统的稳定性和自适应参数收敛性；仿真结果验证了该方法在船舶航向控制中的有效性和优越性。最后，针对船舶运动非线性模型，基于厶增益理论，通过在原有的直接模糊自适应律中引入学习误差反馈，提出了一种基于学习误差的直接模糊自适应船舶航向控制方法，仿真结果表明该方法使得船舶航

9、向系统能够达到良好的控制效果。关键词：船舶航向控制；Backstepping

10、在线逼近；模糊系统；模糊自适应控制；学习误差反馈万方数据英文摘要ABSTRACTShipmotioncontrolisthecoreofshipautomation，whichisdirectlyrelatedt