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欠驱动水面船舶的非线性滑模轨迹跟踪控制 被引量:18
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作者 孟威 郭晨 +1 位作者 孙富春 刘杨 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期585-589,共5页
针对模型参数存在不确定性和风、浪、流时变干扰的三自由度欠驱动水面船舶动态轨迹跟踪控制问题,根据滑模控制对系统的不确定性和外界干扰具有鲁棒性的特点,提出了一种新型的非线性滑模控制律设计方法.在设计时根据欠驱动水面船舶的固... 针对模型参数存在不确定性和风、浪、流时变干扰的三自由度欠驱动水面船舶动态轨迹跟踪控制问题,根据滑模控制对系统的不确定性和外界干扰具有鲁棒性的特点,提出了一种新型的非线性滑模控制律设计方法.在设计时根据欠驱动水面船舶的固有特性,船舶在横向上没有驱动,如果要同时控制船舶水平面位置和艏摇角3个自由度的运动,就需要分别引入关于纵向跟踪误差的一阶滑动平面和关于横向跟踪误差的二阶滑动平面来间接设计控制律.仿真结果表明,所设计的控制器能够使船舶跟踪虚拟船产生的参考轨迹,对参数不确定和外界扰动具有强的鲁棒性. 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 参数不确定性 非线性积分 滑模控制 轨迹跟踪
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欠驱动水面船舶非线性信息融合航迹跟踪控制
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作者 胡洲 王志胜 甄子洋 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期820-825,共6页
针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制问题,提出了一种非线性信息融合控制算法。将连续的船舶模型转化为非线性离散状态方程,利用信息融合估计定理融合软约束信息、硬约束信息,具体为二次型性能指标函数中包含的期望航迹和控制能量的软约... 针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制问题,提出了一种非线性信息融合控制算法。将连续的船舶模型转化为非线性离散状态方程,利用信息融合估计定理融合软约束信息、硬约束信息,具体为二次型性能指标函数中包含的期望航迹和控制能量的软约束信息,以及船舶状态方程和输出方程的硬约束信息,获得控制量的最优估计。与传统的最优控制方法不同,信息融合控制方法无需求解非线性黎卡提方程。仿真结果表明该算法具有良好控制效果,且对外界环境干扰具有一定的鲁棒性能。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 信息融合 航迹跟踪 非线性离散系统 跟踪控制 最优控制
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欠驱动水面船舶的曲线航迹跟踪控制 被引量:12
3
作者 曾薄文 朱齐丹 于瑞亭 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1317-1322,共6页
针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制面临着本质非线性、强耦合和无法线性化处理的控制等问题,首先通过对欠驱动水面船舶航迹控制系统的非线性模型.进行全局微分同胚和反馈变换,构造了由2个级联的子系统构成的航迹跟踪误差系统,然后基于... 针对欠驱动水面船舶的航迹跟踪控制面临着本质非线性、强耦合和无法线性化处理的控制等问题,首先通过对欠驱动水面船舶航迹控制系统的非线性模型.进行全局微分同胚和反馈变换,构造了由2个级联的子系统构成的航迹跟踪误差系统,然后基于反步法的设计原理,运用Lyapunov直接方法对变换后的误差系统设计了航迹跟踪控制律,该控制律可以实现一定条件下欠驱动水面船舶的曲线航迹跟踪.仿真结果验证了该控制律的有效性. 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 跟踪控制 反步法 微分同胚
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欠驱动水面船舶的有限时间航迹跟踪控制 被引量:10
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作者 王昱棋 李铁山 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期684-689,共6页
针对欠驱动水面船舶的快速航迹跟踪控制问题,本文设计了一种基于终端滑模控制方法的分散控制器。通过引入辅助线性滑模面进行切换控制,避免了传统终端滑模面中状态可能为零而导致控制无穷大的奇异问题,且使欠驱动水面船舶能够在有限时... 针对欠驱动水面船舶的快速航迹跟踪控制问题,本文设计了一种基于终端滑模控制方法的分散控制器。通过引入辅助线性滑模面进行切换控制,避免了传统终端滑模面中状态可能为零而导致控制无穷大的奇异问题,且使欠驱动水面船舶能够在有限时间内快速跟踪并保持期望的轨迹。本文结合有限时间稳定性理论证明了终端滑模控制方法具有限时间收敛作用这一特性;借助Lyapunov稳定性理论证明了闭环系统的稳定性。仿真结果表明:该算法控制效果良好,且对外界环境干扰具有一定的鲁棒性能。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 跟踪控制 有限时间稳定性 终端滑模控制 辅助滑模面 奇异问题
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欠驱动船舶水面的非线性数学模型及跟踪控制 被引量:2
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作者 赵越 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第5期192-195,共4页
以欠驱动船舶水面的跟踪控制为研究对象,介绍船舶的数学模型和运动方程建模,以及船舶在水平面上3个自由度的运动方程,并且对船舶可能受到的风、浪、流等干扰进行分析。最后,提出一种自抗扰船舶航向控制方法,在该方法中,运用遗传算法对... 以欠驱动船舶水面的跟踪控制为研究对象,介绍船舶的数学模型和运动方程建模,以及船舶在水平面上3个自由度的运动方程,并且对船舶可能受到的风、浪、流等干扰进行分析。最后,提出一种自抗扰船舶航向控制方法,在该方法中,运用遗传算法对控制参数进行优化处理。实验结果表明,该自抗扰控制方法具有较高的抗干扰能力和较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 数学模型 跟踪控制
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遗传优化的欠驱动船舶镇定控制 被引量:3
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作者 刘杨 郭晨 张闯 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2009年第8期204-207,共4页
针对带有加速度非完整约束的三自由度欠驱动水面船舶镇定问题,提出了一种基于微分同胚等效变换和Lyapunov直接法的后推镇定控制算法,同时为了解决因系统输入固有饱和特性而导致控制不稳定问题,提出了基于遗传优化的欠驱动水面船舶镇定... 针对带有加速度非完整约束的三自由度欠驱动水面船舶镇定问题,提出了一种基于微分同胚等效变换和Lyapunov直接法的后推镇定控制算法,同时为了解决因系统输入固有饱和特性而导致控制不稳定问题,提出了基于遗传优化的欠驱动水面船舶镇定控制改进算法。并对风浪干扰进行了Lyapunov补偿,保证了控制器对外界干扰的鲁棒性。仿真实验表明了该算法的有效性,并且优化后的控制器有效地防止了因控制能量过大导致的系统不稳问题。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 镇定 非完整约束 LYAPUNOV函数 遗传算法
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欠驱动船舶自适应神经网络有限时间轨迹跟踪 被引量:7
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作者 张强 朱雅萍 +2 位作者 孟祥飞 张树豪 胡宴才 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第4期24-31,共8页
[目的]针对欠驱动水面船舶在轨迹跟踪控制中存在的动态不确定和未知扰动问题,设计一种自适应神经网络有限时间轨迹跟踪控制方案。[方法]利用运动学虚拟控制律变换和有界限制的方法进行欠驱动变化。在Backstepping的框架下,利用神经网络... [目的]针对欠驱动水面船舶在轨迹跟踪控制中存在的动态不确定和未知扰动问题,设计一种自适应神经网络有限时间轨迹跟踪控制方案。[方法]利用运动学虚拟控制律变换和有界限制的方法进行欠驱动变化。在Backstepping的框架下,利用神经网络重构未知动态,并设计自适应律逼近未知扰动的上界。通过Lyapunov直接法提供严格的理论分析,以证明闭环系统所有信号都是有界的,并使跟踪误差收敛至有界的区间。[结果]仿真结果表明,所提控制方案能够使欠驱动船舶在有限的时间内跟踪上期望的轨迹,且相比传统控制方案,系统误差的收敛速度更快,误差的上、下界也更小,在面对外界未知的时变干扰时还具有良好的鲁棒性。[结论]所做研究可为船舶的轨迹跟踪控制提供有效参考,具有实际的工程意义。 展开更多
关键词 轨迹跟踪 自适应神经网络 有限时间 不确定扰动 欠驱动水面船舶
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基于改进粒子群算法的 USV 航向分数阶控制 被引量:21
8
作者 李光宇 郭晨 李延新 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期1146-1151,共6页
针对欠驱动水面船舶(underactuated surface vessel,USV)航向保持稳定性问题,对船舶自动舵控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)PI... 针对欠驱动水面船舶(underactuated surface vessel,USV)航向保持稳定性问题,对船舶自动舵控制系统设计了分数阶PIλDμ控制器。积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)PIλDμ控制器具有更好的鲁棒性和抗扰动能力,但同时也加大了算法设计的难度。使用改进粒子群算法对分数阶PIλDμ控制器参数进行整定,即解决了粒子群算法容易使粒子陷入局部最优问题,又解决了分数阶PIλDμ控制器整定参数多、设计复杂问题。通过仿真对比实验,结果表明,该控制器能很好地根据船舶动态特性变化,自动进行适应性参数优化,具有跟踪速度快、航向控制超调小以及抗扰性强等优点。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 改进粒子群算法 分数阶 PIλDμ 控制器 航向控制 自动舵 UNDERACTUATED surface VESSEL (USV)
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干扰及参数扰动条件下的航迹镇定滑模控制 被引量:1
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作者 尤晓琳 郭卫霞 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第4期128-131,共4页
以欠驱动船舶船迹控制应用为背景,提出一种在外界干扰和参数扰动条件下的船舶镇定滑模控制算法。为有效抑制常规滑模控制器的抖振,提高在受到外部环境干扰和参数摄动时的鲁棒性,提出基于BP神经网络的非线性自抗扰滑模控制算法。仿真结... 以欠驱动船舶船迹控制应用为背景,提出一种在外界干扰和参数扰动条件下的船舶镇定滑模控制算法。为有效抑制常规滑模控制器的抖振,提高在受到外部环境干扰和参数摄动时的鲁棒性,提出基于BP神经网络的非线性自抗扰滑模控制算法。仿真结果表明,该方法能够有效应对风流干扰,具有很好的鲁棒性。 展开更多
关键词 欠驱动水面船舶 船迹控制 神经网络
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