欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究

《欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级单位代巧１０１５１ＵＤＣ：＠大４旅事乂掌全日制应用型硕±研究生学位论文欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研究王耀禄指导教师郭晨教授企业导师＾申请学位类别工程硕±工程领域控制王程学位授予单位大连海事大学２０１５年６月分类号密级ＵＤＣ单位代码１０１５１大连海事大学工程硕±学位论文欠驱动船舶轨迹跟踪滑模非线性控制研巧（学位论文形式：应用研究）王耀禄指导教师郭晨职称教授学

2、位授予单位大连海事大学申请学位类别工程硕±工程领域控制工程论文完成日期２〇１５年６月２０１５年５月答辩曰期浦委员会主席ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｎｏｎＵｎｅａｒｓｌｉｄｉｎｍｏｄｅｃｏｎ化ｏｌ化ｒｇｕｎｄｅｒａｃｔｕａｔｅｄｓｕｒｆｉａｃｅｖｅｓｓｅｌ化ａｅｃｔｏｒｔｒａｃｋｉｎｊｙｇＡ化故ｉｓＳｕｂｍｉｔｔｅｄ化ＤａｌｉａｎＭａｒｉｔｉｍｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ虹ｐａｒｔｉａｌｆ山仙ｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎ权化ｒｔｈｅ

3、ｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇｂｙＷａｎＹａｏｌｕｇＣｏｎ化ｏｌＥｎｉｎｅｅｒｉｎ（ｇｇ）ＴｈｅｓｉｓＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏ化ｓｓｏｒＧｕｏＣｈｅｎｐ化ｎｅ２０巧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±学位论文欠驱动船舶轨迹跟踪滑棲非线性控制研究。除论文中已经法明引用的巧容外，对论文的研巧做出重要贡献的个人和集体，均

4、己在文中Ｗ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已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：ＸＭ媒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口或机构送交学位论。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Ｗ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学位论文

5、。同意将本学位论文收录到《中国优秀博硕±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Ｗ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。：保密□在年解密后适用本授权书。本学位论文属于＂＂不保密ｌ／（请在上方框内打Ｖ）论文作者签名手克导师签名：曰期：沪年《月；中文摘要摘要欠驱动船舶是一个特殊的非线性系统，具有多输入、多输出、强稱合、非完整性等特性。船舶在大洋航行中，风、

6、浪、流等干扰引起的船舶运动干扰，究其本质可归为船舶模型参数摄动，而由于船舶装载质量和船速的动态变化，导致船舶模型参数不确定性。由于实际船舶速度状志矢量通常难Ｗ测量到，所Ｗ传统控制方法难Ｗ解决这个问题。随着快速发展的船舶与海洋工程系统中更多复杂的任务需求，探索新的船舶控制方法已经成为最近几年的热点。本文主要研究欠驱动船舶轨迹跟踪的滑模非线性控制，完成的主要研究工作如下；１）针对欠驱动船舶速度状态矢量不可测的轨迹跋踪控制问题，设计了基于观（测器的欠驱动船舶输出反馈滑模控制器。首先利用Ｌｙａ

7、ｐｕｎｏｖ方法设计出稳定的观测器，然后根据期望轨迹与实际位置信息相结合设计出运动学回路速度虚拟控制律一，通过速度误差的镇定实现轨迹跟踪误差的镇定控制。在动为学回路设计阶、二阶滑模面，采用指数趋近律得到推力滑模控制律与转贈力矩滑模控制律，并利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法进行系统稳定性分析。（２）针对存在模型参数不确定和外界干扰的欠驱动船舶轨迹跟踪问题，设计了服Ｆ神经网络自适应滑模控制器。将外界干扰视为模型参数不确定部分，利用ＲＢＦ可Ｗ逼近任意函数的特性，估计船舶模型的未知项。根据期望轨迹与实际

8、位置信息相结合设计出运动学回路速度虚拟控制律，通过速度误差的镇定来实现轨迹跟踪误差的镇定控制一。在动力学回路设计阶、二阶滑模面，采用指数趋近律得到推为自适应滑模控制律与转贈为矩自适应滑模控制律，并利用Ｌｙａｐｕｎｏｖ方法进斤系统稳定性分析。（３）对于上述设计的输出反馈滑模控制器与ＲＢＦ神经网络自适应滑模控制器进巧了仿真验证。仿真结果表明，上述控制算