有横摇约束的欠驱动船舶航迹跟踪预测控制

论文摘要

针对欠驱动水面船舶在直线航迹跟踪中受到强烈的风、浪、流时变干扰影响时出现大幅度的摇荡运动的情况,采用自适应卡尔曼状态估计和鲁棒预测控制,提出一种具有横摇角约束的控制器综合设计方法。建立时变干扰作用下的仿射切换系统模型及测量模型;基于扩展状态的自适应卡尔曼滤波方法,对船舶模型的状态和随机干扰力矩进行估计,并对估计的干扰力矩进行前馈补偿。考虑船舶的真实状态与卡尔曼观测状态之间存在观测误差,将控制器与观测器综合考虑,提出一种基于状态观测器和H2/H∞混合性能指标的直接约束鲁棒预测控制,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态;将状态约束、鲁棒稳定性约束、性能指标转化为LMI（线性矩阵不等式）的凸优化问题。理论证明了所设计闭环系统的一致有界稳定性,并且通过仿真验证了控制器能实现直线航迹鲁棒跟踪,在保证横摇角在约束范围内,对干扰有着有效的抑制作用。

论文目录

• 1 欠驱动船舶航迹跟踪模型建立
• 2 基于扩展状态的自适应卡尔曼滤波
• 3 舵减摇航迹跟踪鲁棒预测控制
• 4 仿真实验
• 5 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘志林,李国胜,张军

关键词: 欠驱动船舶,直线航迹跟踪,横摇角约束,自适应卡尔曼滤波,混合,预测控制

来源: 哈尔滨工程大学学报 2019年02期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 船舶工业

单位: 哈尔滨工程大学自动化学院,江苏大学电气信息工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51379044),中央高校基本科研业务费(HEUCF0417)

分类号: U675.7

页码: 312-317

总页数: 6

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