混合遗传算法下欠驱动船舶航向保持控制方法

1

作者 阳熠恒 王志博 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第13期77-81,共5页

欠驱动船舶容易受到风、浪、洋流等外部环境因素的影响,导致航向偏离、船体摇晃,航行安全风险增加,为提高其在各种海况下的稳定性和安全性,提出混合遗传算法下欠驱动船舶航向保持控制方法。构建欠驱动船舶数学模型描述其动态行为,设计... 欠驱动船舶容易受到风、浪、洋流等外部环境因素的影响,导致航向偏离、船体摇晃,航行安全风险增加,为提高其在各种海况下的稳定性和安全性,提出混合遗传算法下欠驱动船舶航向保持控制方法。构建欠驱动船舶数学模型描述其动态行为,设计包含跟踪微分器和分数阶滑膜控制器的航行保持控制器,生成期望航向的平滑过渡过程,为后者提供航向角速度和角加速度信号。以航向误差作为其输入控制量,通过设计的分数阶滑膜面和控制律实现期望航向追踪,采用混合遗传算法优化控制器参数,提高航向跟踪效果。实验结果表明:该方法可实现不同海况下船舶航向保持控制,控制效率高、航向控制超调量小。 展开更多

关键词 混合遗传算法 欠驱动船舶 航向保持控制 期望航向 控制律

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欠驱动船舶简捷鲁棒自适应路径跟踪控制 被引量：18

2

作者 张国庆 张显库 关巍 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1053-1059,共7页

为了进一步解决模型存在任意不确定性和外界环境干扰的欠驱动船舶路径跟踪控制问题,在Backstepping方法基础上,引入非线性函数逼近技术对模型中任意不确定因素进行补偿控制。考虑到"计算膨胀"和控制实时性问题,引入动态面控... 为了进一步解决模型存在任意不确定性和外界环境干扰的欠驱动船舶路径跟踪控制问题,在Backstepping方法基础上,引入非线性函数逼近技术对模型中任意不确定因素进行补偿控制。考虑到"计算膨胀"和控制实时性问题,引入动态面控制和最小参数学习方法的设计思想,充分利用欠驱动船舶模型内部结构特征,将用于非线性函数逼近的神经网络权重压缩为4个参数进行在线学习。该算法具有形式简捷、学习参数少、易于工程实现的特点,仿真实例验证了所提出控制策略的有效性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 BACKSTEPPING 神经网络 自适应控制 非线性函数

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欠驱动船舶路径跟踪的非线性模型预测控制(英文) 被引量：6

3

作者 王晓飞 李铁山 +1 位作者 邹早建 罗伟林 《船舶力学》 EI 北大核心 2010年第3期217-227,共11页

文章针对欠驱动船舶的路径跟踪提出了一种解析解模型预测控制方法,使其能够驶入预先规划好的航行路径。采用了Serret-Frenet坐标系来描述船舶运动,并且引入了重定义输出,由此避免了模型预测控制中的病态相关度问题,同时将原单输入多输... 文章针对欠驱动船舶的路径跟踪提出了一种解析解模型预测控制方法,使其能够驶入预先规划好的航行路径。采用了Serret-Frenet坐标系来描述船舶运动,并且引入了重定义输出,由此避免了模型预测控制中的病态相关度问题,同时将原单输入多输出系统转化为单输入单输出系统。文中的算法提供了一种获得合适的控制参数的系统方法,保证了闭环系统的稳定性。数值仿真结果验证了该控制器的有效性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 模型预测控制 Serret-Frenet坐标系

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有横摇约束的欠驱动船舶航迹跟踪预测控制 被引量：6

4

作者 刘志林 李国胜 张军 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期312-317,共6页

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... 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H_2/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。 展开更多

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H2/H∞预测控制

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欠驱动船舶路径跟踪的强化学习迭代滑模控制 被引量：20

5

作者 沈智鹏 代昌盛 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期697-704,共8页

针对三自由度欠驱动船舶的路径跟踪问题,本文提出一种基于强化学习的自适应迭代滑模控制方法。该方法引入双曲正切函数对系统状态进行迭代滑模设计,并采用神经网络对控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制量抖振测... 针对三自由度欠驱动船舶的路径跟踪问题,本文提出一种基于强化学习的自适应迭代滑模控制方法。该方法引入双曲正切函数对系统状态进行迭代滑模设计,并采用神经网络对控制参数进行优化,增强控制器的自适应性。通过定义一种控制量抖振测量变量和强化学习信号,实现对神经网络的结构和参数进行在线调整,能进一步抑制控制量的抖振作用。应用5446TEU集装箱船的数学模型进行控制仿真,结果表明所设计控制器能有效地处理风和流等外界扰动,具有较强的鲁棒性,与迭代滑模控制器相比舵角的抖振减小明显,控制舵角信号符合船舶的实际操作要求,更符合工程实际要求。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 控制器设计 自适应 迭代滑模控制 滑模面反馈 神经网络 强化学习

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基于Backstepping的欠驱动船舶神经滑模航迹控制 被引量：3

6

作者 李湘平 吴汉松 阮苗锋 《西华大学学报（自然科学版）》 CAS 2015年第1期71-75,共5页

在外界干扰和参数不确定的情况下,设计一种基于Backstepping的自适应神经滑模控制器对欠驱动船舶神经滑模航迹进行控制。采用趋近律的滑模控制,抑制常规滑模的固定切换增益系数带来的抖振现象;利用神经网络辨识对象,减少趋近律滑模控制... 在外界干扰和参数不确定的情况下,设计一种基于Backstepping的自适应神经滑模控制器对欠驱动船舶神经滑模航迹进行控制。采用趋近律的滑模控制,抑制常规滑模的固定切换增益系数带来的抖振现象;利用神经网络辨识对象,减少趋近律滑模控制对对象模型参数的依赖。以某实习船为例进行仿真,结果表明:在标称参数下,所设计的控制器能够有效跟踪设定的航迹并抑制常规滑模控制器的抖振现象;在外部环境扰动以及参数摄动的情况下,仍然能够实现较好的控制,表现出强鲁棒性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 非线性 航迹控制 BACKSTEPPING 神经滑模控制

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带有干扰观测器的欠驱动船舶路径跟踪非线性模型预测控制(英文) 被引量：1

7

作者 王晓飞 邹早建 +1 位作者 李铁山 罗伟林 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2009年第5期1020-1024,共5页

针对欠驱动船舶提出了一种非线性路径跟踪控制器,使其能够在风、浪、流等环境干扰下驶入预定的航行路径.欠驱动船舶以恒定前进速度航行,并且其合速度与参考轨迹相切.该控制器的设计使用了解析模型预测控制和干扰观测器技术,其中非线性... 针对欠驱动船舶提出了一种非线性路径跟踪控制器,使其能够在风、浪、流等环境干扰下驶入预定的航行路径.欠驱动船舶以恒定前进速度航行,并且其合速度与参考轨迹相切.该控制器的设计使用了解析模型预测控制和干扰观测器技术,其中非线性观测器用来估计环境干扰.在最优路径跟踪控制器的作用下,路径跟踪误差渐近收敛到零.数值仿真结果验证了该控制器的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 模型预测控制 干扰观测器

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欠驱动船舶鲁棒路径跟踪控制器设计 被引量：2

8

作者 王晓飞 邹早建 +1 位作者 李铁山 束亚清 《船海工程》 2009年第5期16-18,23,共4页

针对欠驱动船舶直线路径跟踪控制系统中存在的外界干扰影响,提出一种鲁棒跟踪控制算法。该控制算法基于重定义输出、解析模型预测控制、高增益观测器等技术,使得欠驱动船舶能够渐近镇定于给定的直线参考路径。计算机仿真实验验证了算法... 针对欠驱动船舶直线路径跟踪控制系统中存在的外界干扰影响,提出一种鲁棒跟踪控制算法。该控制算法基于重定义输出、解析模型预测控制、高增益观测器等技术,使得欠驱动船舶能够渐近镇定于给定的直线参考路径。计算机仿真实验验证了算法的有效性。所提出的控制器具有良好的控制效果以及对外界干扰的鲁棒性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 模型预测控制 高增益观测器

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基于解析模型预测控制的欠驱动船舶路径跟踪控制器设计 被引量：4

9

作者 王晓飞 张葆华 +1 位作者 褚德英 张靖伦 《船海工程》 2012年第1期135-137,141,共4页

针对欠驱动船舶路径跟踪控制系统中存在风、浪、流等外界干扰的影响,将船舶运动模型转化到Serret-Frenet标架下进行研究,通过引入重定义输出将原单输入多输出控制系统转化为单输入单输出控制系统,并将解析模型预测控制与非线性观测器相... 针对欠驱动船舶路径跟踪控制系统中存在风、浪、流等外界干扰的影响,将船舶运动模型转化到Serret-Frenet标架下进行研究,通过引入重定义输出将原单输入多输出控制系统转化为单输入单输出控制系统,并将解析模型预测控制与非线性观测器相结合,提出一种鲁棒路径跟踪控制算法。该算法能够使欠驱动船舶跟踪并镇定于给定的参考路径。计算机仿真结果表明,所提出的控制器具有良好的控制性能以及鲁棒性能。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 Serret-Frenet标架 路径跟踪 模型预测控制

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考虑不确定扰动的欠驱动船舶鲁棒自适应有限时间控制 被引量：3

10

作者 张强 王琪文 +2 位作者 孟祥飞 胡宴才 张树豪 《中国航海》 CSCD 北大核心 2023年第1期16-23,共8页

针对欠驱动水面船舶遭受的系统动态不确定性影响和外界干扰问题,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。该方案将系统动态影响和外界扰动的不确定性耦合成可转化为单参数线性化形式的复合向量,并设计自适应控制律来逼近复合向量的上界,从... 针对欠驱动水面船舶遭受的系统动态不确定性影响和外界干扰问题,设计一种有限时间轨迹跟踪控制方案。该方案将系统动态影响和外界扰动的不确定性耦合成可转化为单参数线性化形式的复合向量,并设计自适应控制律来逼近复合向量的上界,从而简化计算复杂度。为提高轨迹跟踪控制的快速收敛性和强抗干扰能力,考虑有限时间控制的设计思路,在虚拟控制变量和控制律中设计有限时间函数,通过Lyapunov理论分析该控制律的稳定性,并通过对比仿真试验验证方案的有效性。结果表明:该方案可为智能船舶自主航行提供理论支撑。 展开更多

关键词 轨迹跟踪 有限时间 欠驱动船舶 自适应控制

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基于LOS导航的欠驱动船舶滑模控制 被引量：15

11

作者 秦梓荷 林壮 +1 位作者 李平 李晓文 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3605-3611,共7页

考虑存在外界随机海浪干扰和模型参数不确定的欠驱动船舶非线性运动模型,提出一种基于可视距(LOS)导航的滑模控制器。通过设计切换面克服参数不确定以及波浪扰动对反馈控制带来的困难,并在滑模控制的基础上引入低通滤波器,消除因扰动和... 考虑存在外界随机海浪干扰和模型参数不确定的欠驱动船舶非线性运动模型,提出一种基于可视距(LOS)导航的滑模控制器。通过设计切换面克服参数不确定以及波浪扰动对反馈控制带来的困难,并在滑模控制的基础上引入低通滤波器,消除因扰动和滑模切换面自身引起的横漂速度和艏摇速度的高频振荡,实现速度的光滑控制。利用李亚普诺夫理论对控制算法的稳定性进行证明,并进行一艘单体船的数值仿真实验。研究结果表明:所设计的控制器是有效的,且具有良好的鲁棒性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 可视距导航 滑模控制 鲁棒性

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有横摇角约束的欠驱动船舶航迹跟踪协调控制 被引量：11

12

作者 李国胜 张军 +1 位作者 刘志林 孙太任 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2017年第2期283-288,共6页

针对欠驱动船舶航向与舵减横摇之间存在强耦合的情况,基于预测控制策略设计了有横摇角约束的直线航迹跟踪鲁棒控制器,实现航向与舵减横摇的协调控制.在Serret-Frenet坐标系下定义船舶的直线航迹跟踪误差,根据舵角工作范围划分建立航向... 针对欠驱动船舶航向与舵减横摇之间存在强耦合的情况,基于预测控制策略设计了有横摇角约束的直线航迹跟踪鲁棒控制器,实现航向与舵减横摇的协调控制.在Serret-Frenet坐标系下定义船舶的直线航迹跟踪误差,根据舵角工作范围划分建立航向与横摇动力学的切换仿射模型.采用干扰观测器在线估计海、浪、流干扰和线性化建模误差,设计前馈控制补偿量,提高系统鲁棒性.分析欠驱动船舶的非最小相位特性,通过输出重定义选择预测控制目标函数的性能加权矩阵,变换出新的最小相位系统;基于状态空间预测和滚动优化获得解析的预测控制律,采用线性规划保证横摇角在指定的范围内.仿真结果表明,设计的控制律实现航向误差和航向角协调收敛,保证横摇角满足约束. 展开更多

关键词 欠驱动船舶 直线航迹跟踪 协调控制 横摇约束 预测控制

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基于微分平滑的欠驱动船舶航迹控制 被引量：15

13

作者 韩冰 赵国良 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 2004年第6期709-713,727,共6页

对于欠驱动船舶水平面运动的直接航迹控制问题,由于其具有欠驱动和非线性的特点,不能采用静态反馈线性化的方法来处理.首先证明了欠驱动船舶航迹控制系统属于微分平滑系统,基于微分平滑系统中所有状态量均可表示为平滑输出及其导数的函... 对于欠驱动船舶水平面运动的直接航迹控制问题,由于其具有欠驱动和非线性的特点,不能采用静态反馈线性化的方法来处理.首先证明了欠驱动船舶航迹控制系统属于微分平滑系统,基于微分平滑系统中所有状态量均可表示为平滑输出及其导数的函数这一特点,在进行船舶航迹控制器设计时,采用直接动态反馈线性化的方法,建立模型的等价表达式,并将其解耦成为2个可控的线性系统,设计反馈控制律,使欠驱动水面船舶在外界干扰的情况下相对于预先设定的航迹,跟踪误差全局渐近镇定.该方法解除了以往轨迹跟踪控制律中要求角速度持续激励的假设条件.通过仿真试验验证了该方法的有效性. 展开更多

关键词 欠驱动船舶 微分平滑 航迹控制

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基于视线制导和PID控制的欠驱动船舶首摇抑制策略研究 被引量：1

14

作者 郭佳宝 彭涛 +1 位作者 王磊 王一听 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第20期54-59,共6页

大型船舶过弯时,若首摇方向与期望航向相反,由于首摇惯性会使船舶失控。对此,提出一种欠驱动船舶的首摇抑制策略,首先建立船舶水平面三自由度模型,利用视线制导将欠驱动船舶的路径跟踪问题转化为航向控制问题,通过在PID控制中添加首摇... 大型船舶过弯时,若首摇方向与期望航向相反,由于首摇惯性会使船舶失控。对此,提出一种欠驱动船舶的首摇抑制策略,首先建立船舶水平面三自由度模型,利用视线制导将欠驱动船舶的路径跟踪问题转化为航向控制问题,通过在PID控制中添加首摇抑制项,设计基于视线制导和PID控制的首摇抑制器。仿真结果表明,提出的策略同时适用于直线和曲线航段,能有效减小过弯时船舶的最大垂向误差(49.8%)、平均垂向误差(56.2%)、最大航向角误差(43.6%)和平均航向角误差(42.9%),提高路径跟踪精度,可降低首摇角速度和舵角的变化幅度,具有一定的应用价值。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 视线制导 PID控制 首摇抑制

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漂角修正的欠驱动船舶航向鲁棒自适应控制 被引量：5

15

作者 陆潇杨 刘志全 褚振忠 《上海海事大学学报》 北大核心 2020年第1期15-19,共5页

针对复杂海况下欠驱动船舶航向运动的非线性特性和海浪扰动问题,基于漂角修正设计一种反步航向控制器,并结合非线性扰动观测器提出一种鲁棒自适应控制方法。通过非零漂角对航向误差进行修正,利用非线性扰动观测器对艏摇方向存在的海浪... 针对复杂海况下欠驱动船舶航向运动的非线性特性和海浪扰动问题,基于漂角修正设计一种反步航向控制器,并结合非线性扰动观测器提出一种鲁棒自适应控制方法。通过非零漂角对航向误差进行修正,利用非线性扰动观测器对艏摇方向存在的海浪扰动进行有效的估计,通过Lyapunov理论证明非线性扰动观测器与控制器结合后闭环系统的稳定性。仿真结果表明,提出的鲁棒自适应控制方法可以有效减小航向误差,提高航向控制性能。 展开更多

关键词 航向控制 欠驱动船舶 漂角 反步法 非线性扰动观测器

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基于非线性模型预测的欠驱动船舶轨迹跟踪控制研究 被引量：4

16

作者 杜朋柱 张砚北 +1 位作者 隆武强 朱晶宇 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期494-500,共7页

针对欠驱动船舶轨迹跟踪控制系统具有非线性、大惯性、时滞、局部线性不可控等特点,结合扩展卡尔曼滤波器和序列二次规划算法,设计了基于非线性模型预测的船舶轨迹跟踪控制策略.首先,设计了具有一定复杂度的参考轨迹,用于测试船舶的各... 针对欠驱动船舶轨迹跟踪控制系统具有非线性、大惯性、时滞、局部线性不可控等特点,结合扩展卡尔曼滤波器和序列二次规划算法,设计了基于非线性模型预测的船舶轨迹跟踪控制策略.首先,设计了具有一定复杂度的参考轨迹,用于测试船舶的各种工况及工况切换情况.其次,应用船舶欠驱动三自由度运动控制模型与所设计的参考轨迹建立了非线性约束优化问题的目标函数,采用序列二次规划算法进行优化求解,并在扩展卡尔曼滤波器中对测量函数的雅可比矩阵进行了预求解以减少算法计算量.最后,通过对一艘运输船进行仿真试验,验证了所设计轨迹跟踪控制器的有效性和实时性. 展开更多

关键词 船舶轨迹跟踪控制 非线性模型预测 欠驱动船舶运动控制模型 非线性约束优化

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基于速度观测器的欠驱动船舶自适应滑模控制 被引量：4

17

作者 孙浩男 陈世才 +1 位作者 张键 刘宴志 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第13期48-52,共5页

欠驱动船舶在海上航行时存在干扰未知、速度难以测量等问题,给船舶运动控制器的设计带来了困难。为解决上述问题,提出带积分滑模面的自适应滑模路径跟踪控制器,利用积分面的特性,设计切换函数。引入自适应律对外界海洋环境干扰及模型参... 欠驱动船舶在海上航行时存在干扰未知、速度难以测量等问题,给船舶运动控制器的设计带来了困难。为解决上述问题,提出带积分滑模面的自适应滑模路径跟踪控制器,利用积分面的特性,设计切换函数。引入自适应律对外界海洋环境干扰及模型参数摄动进行在线补偿,结合改进的非线性观测器对难以测量的速度进行观测,利用Lyapunov理论对系统稳定性进行证明。最后,在模拟海洋环境下进行路径跟踪控制的对比仿真实验,证明了控制方案的有效性。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 路径跟踪 积分滑模面 自适应滑模控制 非线性观测器

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基于无模型自适应PD控制的欠驱动船舶航迹控制 被引量：3

18

作者 李伟 谢华伟 +2 位作者 韩俊庆 孟凡彬 朱志军 《舰船科学技术》 北大核心 2022年第13期21-25,共5页

针对欠驱动船舶精准航迹控制需求,考虑基于模型的控制方法建模过程复杂、模型参数不确定及面临的航行环境复杂,存在未知时变外部扰动等问题,提出一种不依赖任何模型信息的欠驱动船舶航迹控制方法——无模型自适应PD控制。首先,基于紧格... 针对欠驱动船舶精准航迹控制需求,考虑基于模型的控制方法建模过程复杂、模型参数不确定及面临的航行环境复杂,存在未知时变外部扰动等问题,提出一种不依赖任何模型信息的欠驱动船舶航迹控制方法——无模型自适应PD控制。首先,基于紧格式动态线性化方法得到船舶等效数据模型,利用系统输入输出数据估计动态线性化模型中的伪偏导数。然后根据等效动态线性化模型设计无模型自适应PD控制器,控制器的设计仅利用系统的输入输出数据,不需要任何模型信息。最后,在相同测试条件下,通过Matlab仿真验证了本文设计的无模型自适应PD控制方法,与传统的无模型控制方法 PID控制在船舶航迹控制中的控制性能。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 航迹控制 无模型自适应PD控制

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欠驱动船舶自主避碰的算法设计 被引量：1

19

作者 郭建群 吴青 +2 位作者 初秀民 谢朔 郑茂 《交通科技》 2019年第5期135-140,共6页

为解决传统A^*算法在船舶路径规划中存在的路径不平滑及大范围地图下搜索效率不高等问题,根据能量守恒定律对A^*算法中的评价函数进行重新定义,提出改进A^*算法;同时引入人工势场法(artificial potential field, APF),并对APF中的斥力... 为解决传统A^*算法在船舶路径规划中存在的路径不平滑及大范围地图下搜索效率不高等问题,根据能量守恒定律对A^*算法中的评价函数进行重新定义,提出改进A^*算法;同时引入人工势场法(artificial potential field, APF),并对APF中的斥力场系数进行修正;结合2种改进方法,考虑欠驱动船舶的运动特性,设计出一种混合算法。通过MATLAB进行仿真对比,发现所提出的混合算法规划路径更优、效率更高。 展开更多

关键词 欠驱动船舶 人工势场法 A^*算法 混合算法

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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：6

20

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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