基于終端滑模的欠驅動水面船舶航跡跟蹤及編隊控制.pdf

1、大多數(shù)承擔海上運輸任務的船舶，現(xiàn)如今仍舊依賴螺旋槳作為主推進器及舵作為轉向裝置推進和操縱船舶，部分船舶雖然裝有側推器，但是僅在低速靠離泊情況下使用。因而，當需要對三自由度下的船舶運動進行控制時，只能依靠螺旋槳產生的縱向推進力和舵產生的轉艏力矩，即此類運動控制問題屬于欠驅動系統(tǒng)的研究范疇。眾所周知，欠驅動水面船舶運動控制系統(tǒng)具有高度非線性、非完整性、模型不確定性、外界干擾等特性，如何利用非線性控制理論及相關智能控制算法來解決上述問題，已成

2、為近年來船舶運動控制領域專家學者研究的熱點。為此，在對國內外有關欠驅動水面船舶航跡跟蹤和編隊控制的研究成果進行深入研究與分析的基礎之上，先后設計了航跡跟蹤控制器和編隊控制器，具體的工作內容如下:
　　第一，采用終端滑?？刂品椒?，引入輔助線性滑模面，設計了一種航跡跟蹤控制器，該方法避免了控制器的奇異問題，且使船舶能夠在有限時間內跟蹤并維持期望的軌跡，利用有限時間李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了終端滑?？刂品椒ǖ挠邢迺r間收斂性以及控制系統(tǒng)的

3、穩(wěn)定性。仿真結果表明了所提出控制算法的有效性。
　　第二，基于領導-跟隨船舶編隊控制結構，運用代數(shù)圖論、矩陣理論和終端滑?？刂品椒?，設計了一種欠驅動船舶編隊控制器，解除了外界干擾上界已知有界的限制，使船隊按照預想的隊形和軌跡航行，隨后利用有限時間李雅普諾夫穩(wěn)定性理論證明了該控制算法的有限時間收斂性及穩(wěn)定性。通過MATLAB軟件對控制算法的有效性進行了驗證。
　　第三，對本文的工作內容進行梳理、總結，歸納了幾個欠驅動水面船舶航