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1、第36卷第3期2014年3月艦船科學(xué)技術(shù)SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．3Mar．，2014船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂仆跞蕪?qiáng)，陳進(jìn)濤(江蘇海事職業(yè)技術(shù)學(xué)院航海技術(shù)系，江蘇南京211170)摘要：為實(shí)現(xiàn)船舶在大幅度改向操縱運(yùn)動(dòng)中航向準(zhǔn)確快速跟蹤控制，采用Bech船舶操縱運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型精確描述船舶運(yùn)動(dòng)性能?？紤]到船舶運(yùn)動(dòng)中固有的非線性、模型不確定性和風(fēng)、浪、流等干擾影響，設(shè)計(jì)一種船舶航向非線性自適應(yīng)滑?？刂破鳌＠梅囱莘▽⒒？刂萍夹g(shù)與自適應(yīng)控制技術(shù)相結(jié)合設(shè)計(jì)航向改變控制算法，借助Lyapun
2、ov穩(wěn)定性定理證明控制系統(tǒng)漸近穩(wěn)定，并進(jìn)行船舶航向控制仿真。仿真結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的船舶航向改變控制器性能優(yōu)良，控制舵角合理，控制輸出航向?qū)Ρ敬瑓?shù)攝動(dòng)及外界干擾不敏感，具有較強(qiáng)的魯棒性。關(guān)鍵詞：Bech模型；反演法；自適應(yīng)；Lyapunov；滑?？刂浦袌D分類號(hào)：U666．153文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672—7649(2014)03—0136一03doi：10．3404／j．issn．1672—7649．2014．03．028Shipcoursenonlinearadaptiveslidingmodecontrolbase
3、donbacksteppingWANGRen—qiang，CHENJin—tao(DepartmentofNavigation，JiangsuMaritimeInstitute，Nanjing2170，China)Abstract：Inordertoachieveshipcoursefastandaccuratetrackingcontrolwhenchangingcoursesignificantly，theBechshipmaneuveringmathematicalmodelisusedtoaccuratelydescri
4、beshipmaneuveringperformance，consideringthenonlinearcharacteristics，modelinguncertaintiesandexternaldisturbancessuchaswind，waveandflowinshipmotion，ashipcoursenonlinearslidingmodecontrollerisdesignedinthispaper．Combiningslidingmodecontroltechnologywithadaptivecontrolt
5、echnologytodesignshipcoursecontrolalgorithmbasedonbackstepping，utilizingLyapunovstabilitytheoremtoprovethecontrolsystemisasymptoticallystableandshipcoursecontrolsimulationiscarriedout．Thesimulationresultshowsthatthecontroller，whoserudderangleisreasonableandcourseisno
6、tsensitive，devisedinthispaperhassuperiorperformanceandstrongrobustness．Keywords：bechmodel；backstepping；adaptive；lyapunov；slidingmodelcontrol0引言船舶運(yùn)動(dòng)具有大慣性、大時(shí)滯、非線性等特點(diǎn)，船舶在海上航行時(shí)經(jīng)常會(huì)受到風(fēng)、浪等強(qiáng)干擾的影響，此時(shí)，傳統(tǒng)的PID控制規(guī)律已不能較好地對(duì)船舶航向進(jìn)行跟蹤控制。20世紀(jì)60年代誕生的滑模變結(jié)構(gòu)控制理論?為船舶運(yùn)動(dòng)的非線性、不確定性控制提供了有效的解決方法，
7、這種方法通過控制量的切換使收稿日期：基金項(xiàng)目：作者簡(jiǎn)介：船舶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)沿著滑模面滑動(dòng)，使船舶運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)在受到參數(shù)攝動(dòng)和外界干擾時(shí)具有不變性。然而，文獻(xiàn)[2—5]都是基于2階野本模型，該模型只適應(yīng)于在平衡位置做小偏移的操縱運(yùn)動(dòng)，當(dāng)船舶進(jìn)行大幅度航向改變操縱時(shí)，2階野本模型就不能夠精確的描述船舶實(shí)際的運(yùn)動(dòng)性能。鑒于此，本文采用適用范圍更廣的Bech模型∞1，在利用Lyapunov穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合變結(jié)構(gòu)滑?？刂茝?qiáng)2013—04—26；修回日期：2013—05—28江蘇省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)課題(B-a／201I／03／008
8、)；江蘇省高校大學(xué)生實(shí)踐探究訓(xùn)練計(jì)劃課題(2012JSSPITP3772)王仁強(qiáng)(1986一)，男，碩士，研究方向?yàn)榇安倏v與避碰技術(shù)、船舶運(yùn)動(dòng)與控制技術(shù)。第3期、王仁強(qiáng)，等：船舶航向非線性反演自適應(yīng)滑?？刂啤?37·魯棒性特點(diǎn)，利用反演設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)一種船舶航向
