带输入饱和的欠驱动水面船参数自适应滑模控制

&&近年来"欠驱动船的运动控制问题备受关注"大 多数海上航行船舶的独立控制输入量少于其自由 度"属于典型的欠驱动系统’ 因为一般非完整系统 的研究结论不能直接应用于欠驱动船"使得欠驱动 船的跟踪控制器设计 ^"% ^#L;
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摘&要!针对具有外部干扰和输入饱和的欠驱动水面船路径跟踪控制问题!本文提出一种基于饱和补偿辅助系统 的参数自适应滑模控制方法# 通过以路径上虚拟参考目标点为原点!引入 P4**484O_*4+48移动坐标系!在此基础上 引入切向速度作为虚拟控制输入$结合饱和辅助系统设计具有切换增益和 713I(1J 函数边界层厚度的参数自适应 滑模控制器# 此外!利用李雅普诺夫理论证明了闭环系统的全局稳定性!保证跟踪误差收敛到零的任意小领域内# 通过与常规滑模控制对比!数值仿真验证所提控制律的有效性和自适应性!不仅可以减弱常规滑模中的( 抖振) 现 象!同时补偿外部干扰和输入饱和误差提高跟踪精度# 关键词!欠驱动水面船$ 输入饱和$ 参数自适应控制$ 滑模控制$ 虚拟控制输入$ 路径跟踪 !"#%#"B##%%" ACD4);$"#>"%">L 网络出版地址!D88E% AAFFF;G+H1;+48AHGI7AJ48,1-A$KB#K%";);$"#L">#?;"LKK;"#$;D8I中图分类号!MN$>K&文献标志码!@&文章编号!#""?O>"!K&$"#%’"#O"$"$O"L
基金项目!国家自然科学基金项目!=#K"%"?$"=#L>%"!%$ #中央高校
基本科研经费项目! /25[_"!#>"#$ ;
作者简介!付明玉"女"教授"博士生导师#
王莎莎"女"博士研究生;
通信作者!王莎莎"2OI,1-%F,+37D,7D,‘D*04);4J);G+;
杂环境下进行航行与作业时"实际控制系统受到各 种不确定性的影响"因此"对参数不确定性和外部干 扰具有良好鲁棒性的滑模控制方法得到广泛关注和 应用(# ^K) ’ 控制元件的物理限制通常会导致执行器 存在非线性特征!如饱和&死区&继电特性等$" 这就 使所设计控制策略难以取得期望的实际效果" 同时 也增加了控制器设计的难度’ 因此"关于控制输入 受限情况下控制系统的分析与综合问题逐渐受到学 者的关注"并取得了一些研究成果(! ^?) ’
第 !" 卷第 # 期 $"#% 年 # 月
哈&尔&滨&工&程&大&学&学&报 ’()*+,-(./,*01+ 2+31+44*1+35+164*7189
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带输入饱和的欠驱动水面船参数自适应滑模控制
付明玉! 王莎莎! 王元慧! 庹玉龙
! 哈尔滨工程大学 自动化学院"黑龙江 哈尔滨 #="""#$