摘要：针对带有状态变量和控制输入约束条件以及横向漂移的欠驱动船舶,设计了直线航迹控制算法,通过对系统输出进行动态非线性滑模分解迭代设计,将单输入多输出的控制问题转化为标量零阶系统的镇定问题,并利用增量反馈控制,无需对不确定模型参数或风、流干扰进行估计,能够同时稳定船舶的航向和航迹。应用"育龙"轮的非线性水动力模型进行了仿真,结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性,且其设计参数物理意义明显、易于调节。

摘要：针对非线性船舶航迹控制系统,利用Backstepping方法和李亚普诺夫直接法,提出一种非线性鲁棒控制算法,并设计直线航迹控制器.仿真结果表明,控制器可以使船舶航向偏差和航迹偏差同时稳定在平衡点,航迹偏差几乎无抖震,稳定时间明显缩短,并可通过设计参数调节,使船舶直线航迹跟踪控制效果理想.控制算法具有强鲁棒性.

摘要：针对具有二阶非完整约束特性的常规水面船舶,进行航迹跟踪控制设计.利用基于动态非线性滑模分解迭代设计的增量反馈控制方法,在船舶有一定进速的条件下仅利用舵设备即可完成欠驱动船舶的路径跟踪.该算法无需对不确定模型的参数或风、流干扰进行估计,并解除了要求参考航向已知和角速度持续激励的限制条件,能够同时进行直线和曲线的航迹跟踪.对"育龙"轮的非线性水动力模型仿真结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性.

摘要：针对常规水面船舶具有二阶非完整约束的特点,利用动态非线性滑模分解迭代设计结合增量反馈方法,解除了要求参考航向已知和角速度持续激励的限制条件,并且无需对不确定模型参数或风、流干扰进行估计;通过对跟踪偏差进行输入输出解耦,设计了输出反馈控制器,在仅有平面轨迹和船位已知条件下可完成欠驱动船舶的轨迹跟踪。应用"育龙"轮的非线性水动力模型进行了仿真,结果表明输出反馈控制器能够有效进行圆弧和正弦的曲线轨迹跟踪,并且对外界干扰不敏感,具有强鲁棒性。验证了设计的控制算法能有效解决模型参数不确定以及外界风流干扰未知的难点问题,具有很强的实践应用价值。

摘要：为解决欠驱动船舶路径跟踪中存在速度状态不易获取﹑外界环境干扰及内部模型不确定等问题,提出结合速度观测的径向基函数(RBF)神经网络滑模控制算法。并为改进RBF对未知项的逼近能力,引入反正切函数对RBF权值进行更新。为处理船舶速度不可测问题,基于双曲正切函数建立了非线性观测器。此外,为避免船在转向点处容易产生超调的情况,提出在路径衔接处根据转向角大小而设计可变圆弧的虚拟路径,以提高路径跟踪性能。最终对比仿真表明,在不需获取速度值的情况下,控制器仍能使船在时变干扰下准确地跟踪上参考路径,并提高了路径跟踪性能和RBF逼近性能,验证了所提方法的有效性。

摘要：分析了带有状态变量及控制输入约束条件的欠驱动船舶航迹控制问题,结合增量反馈技术,对控制系统输出进行动态非线性滑动模态分解迭代设计,提出了一种基于分解迭代非线性滑模的船舶航迹增量反馈控制方法,以避免定常干扰引起的稳态误差及变结构控制的抖振问题,无需对不确定风、流干扰以及模型参数进行估计,能够同时稳定船舶的航向和航迹。应用“育龙”轮的系统模型进行了仿真,结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强的鲁棒性,且其设计参数物理意义明显,易于调节。

摘要：针对一类不确定非线性受扰动系统,提出一种基于非线性迭代滑模变结构的增量反馈控制算法.通过对系统输出迭代设计非线性滑动模态,并利用增量反馈控制,无需对不确定项的估计,在系统输入增益符号已知的条件下可自动寻找使系统稳定的控制量,避免了变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差与超调问题,强化了变结构控制的不变性特点.对不同船型及舵机模型的船舶航向控制进行了仿真,结果表明,系统阶跃响应超调得到有效抑制,定常干扰下的静态误差得到消除,且控制器对模型摄动及干扰变化不敏感、设计参数易于调节.

摘要：为了准确控制典型靠泊操纵,分析了带有加速度非完整约束的欠驱动水面船舶的自动靠泊问题,设计了动态输出反馈控制器。利用递归分解迭代设计方法,在扩展状态空间定义了非线性滑模,将控制系统的轨迹设计与跟踪问题转化为标量零阶系统的镇定控制问题,结合增量反馈技术,无需对不确定模型参数以及风、流干扰进行估计,完成典型靠泊操纵的自动控制。仿真结果表明:控制器对干扰变化不敏感,具有强的鲁棒性,且船舶平面运动轨迹设计过程简单,可以仅通过一个参数进行轨迹调节。

摘要：为解决船舶航向控制系统的模型不确定性、高度非线性以及状态变量与控制输入的约束问题,提出一种基于滑模控制的反馈控制算法.利用递归迭代设计法,将非线性滑动模态建立到扩展状态空间,并结合增量反馈控制,无须对不确定项进行估计.在系统输入增益符号已知条件下可自动寻找使系统稳定的控制量,避免变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差及超调,并保证闭环系统的高阶状态变量严格有界.应用船舶非线性水动力模型进行航向控制仿真.结果表明,控制器对系统参数摄动及外界干扰不敏感,具有强鲁棒性.

摘要：针对船舶路径跟踪控制中的舵角需优化﹑舵幅和舵速受约束等问题,提出模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。为处理系统高阶状态值不易测量以及环境干扰问题,设计高阶非线性观测器,同时对船速和包含模型不确定项和外界干扰的总未知项进行估计。以引入舵机响应系统的MMG模型作为预测模型,不仅能提高预测精度,而且更符合船舶运动控制的实际情况。仿真结果表明,所设计的控制器在风浪流时变干扰下仍能跟踪参考路径,舵角幅值小且其变化是光滑的,速度值和总未知项也均能被准确地逼近,验证了所提算法的有效性。