考虑输入饱和的船舶减摇鳍控制设计

【摘要】大幅度横摇严重影响船舶航行的安全性、适航性、舒适性以及军舰的战斗力,如何更快更精确地控制船舶横摇成为船舶运动控制领域的重点研究对象。目前大多数船用减摇鳍系统仍然采用PID控制器。由于船舶横摇运动具有严重的非线性、复杂性以及外界干扰的非线性和不确定性,使得经典的PID控制效果难以满足人们的需求。因此,采用更为先进的控制算法是解决该问题的有效途径。不确定性可能会导致系统不稳定或控制性能变差,而提高控制器的鲁棒性是解决该问题的一种有效方法。本文针对不确定非线性船舶减摇鳍控制系统开展了鲁棒智能控制设计研究。首先,针对参数未知的减摇鳍控制系统,讨论了基于Lyapunov稳定性的参数自适应后推算法。该类控制算法对参数依赖程度较大,控制器的鲁棒性还有待提高。其次,针对含有未知方程和输入饱和的减摇鳍控制系统,利用自适应后推技术和神经网络技术,提出了一种直接自适应神经网络算法。该算法不依赖对象模型,显著提高了控制器的鲁棒性。最后,针对含有未知参数、未建模动态、随机海浪和输入饱和的减摇鳍控制系统,提出了一种自适应干扰观测器算法。该算法解决了含有未知参数的系统无法直接构建干扰观测器这一难题,对系统模型依赖程度低,并进一步提高了控制器的鲁棒性。本文探讨的三种减摇鳍算法鲁棒性依次递增,能够保证了闭环系统的稳定性,并在后两种算法中考虑了系统的输入饱和现象,进一步增强了系统的稳定性。最后以MATLAB软件为工具进行仿真研究,验证了算法的有效性。
【作者】白伟伟；
【导师】李铁山；
【作者基本信息】大连海事大学，交通运输工程，2014，硕士
【关键词】减摇鳍；自适应控制；输入饱和；神经网络；干扰观测器；

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