基于ADRC的船舶航向控制器设计与仿真研究 被引量：10

1

作者 周风余 单金明 +2 位作者 王伟 陈景帅 阮久宏 《山东大学学报（工学版）》 CAS 北大核心 2009年第1期57-62,76,共7页

船舶航向运动系统具有典型的非线性和不确定性,并受到自动舵执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得航向控制器的设计非常困难.针对以上问题给出了带有舵机约束的船舶运动非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对ADRC的原理进行了简... 船舶航向运动系统具有典型的非线性和不确定性,并受到自动舵执行能力的约束以及风、浪、流等的干扰,使得航向控制器的设计非常困难.针对以上问题给出了带有舵机约束的船舶运动非线性数学模型以及海浪扰动数学模型,对ADRC的原理进行了简要介绍,设计出了船舶航向ADRC控制器.仿真结果表明该控制器对于船舶航向运动的非线性、参数不确定性、环境不确定性以及控制对象的模型变化均有较强的鲁棒性,航向切换控制过程快速、平滑,操舵量小,可以实现高精度的航向保持控制. 展开更多

关键词 船舶非线性系统模型 航向控制器 ADRC

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船舶航向非线性系统的自适应跟踪控制器设计 被引量：12

2

作者 杜佳璐 郭晨 杨承恩 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第1期83-88,共6页

将非线性船舶操纵数学模型用于船舶航向跟踪的自动舵设计,同时考虑模型参数的不确定性以及舵机伺服系统特性,则船舶操纵非线性数学模型具有非匹配不确定形式.针对上述困难,提出一种新的自适应非线性控制策略,将Nussbaum函数与逆推(backs... 将非线性船舶操纵数学模型用于船舶航向跟踪的自动舵设计,同时考虑模型参数的不确定性以及舵机伺服系统特性,则船舶操纵非线性数学模型具有非匹配不确定形式.针对上述困难,提出一种新的自适应非线性控制策略,将Nussbaum函数与逆推(backstepping)技术相结合,设计了船舶运动航向跟踪控制器,成功解决了其虚拟控制系数符号未知的问题.在理论上,借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的非匹配不确定船舶运动非线性系统中所有信号有界,船舶实际航向自适应地渐近跟踪设定的期望参考航向.仿真结果表明所设计的控制器有效可行,对系统参数变化具有很强的鲁棒性. 展开更多

关键词 航向跟踪控制 自适应 非线性 非匹配不确定 逆推算法 NUSSBAUM增益

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船舶航向的自适应自调节PID跟踪控制 被引量：12

3

作者 赵志平 张强 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2019年第3期145-151,共7页

[目的]针对遭受时变环境扰动且存在参数不确定性的船舶航向非线性控制系统,为满足其航向控制的实时性要求,[方法]结合自适应技术,提出不依赖于模型参数与未知输入的自适应自调节的船舶航向跟踪控制方案,并利用Lyapunov 直接方法验证该... [目的]针对遭受时变环境扰动且存在参数不确定性的船舶航向非线性控制系统,为满足其航向控制的实时性要求,[方法]结合自适应技术,提出不依赖于模型参数与未知输入的自适应自调节的船舶航向跟踪控制方案,并利用Lyapunov 直接方法验证该控制律的有界性。[结果]仿真结果表明,该控制器可以自适应自调节PID的控制增益,不仅继承了传统PID控制器的优点,还对未知时变扰动具有良好的鲁棒性。[结论]研究成果可为船舶航向的跟踪控制设计提供参考。 展开更多

关键词 船舶航向 跟踪控制 不确定性 自调节PID 自适应控制

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水面无人艇单目视觉伺服自主控制研究综述 被引量：1

4

作者 何红坤 王宁 +1 位作者 张富宇 韩冰 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第1期15-28,共14页

单目视觉伺服采用相机模仿人眼视觉功能,感知周围环境和测量运动状态,是提高无人艇航行感知与控制自主性的重要手段。首先,从基本原理出发,简述视觉伺服技术分类、相机透视投影原理和无人艇运动数学模型,为文献综述分析提供框架基础。然... 单目视觉伺服采用相机模仿人眼视觉功能,感知周围环境和测量运动状态,是提高无人艇航行感知与控制自主性的重要手段。首先,从基本原理出发,简述视觉伺服技术分类、相机透视投影原理和无人艇运动数学模型,为文献综述分析提供框架基础。然后,根据任务复杂度,依次综述单目视觉伺服在无人艇航向控制、镇定控制、轨迹跟踪控制和集群控制等典型应用场景下的研究进展和挑战。最后,系统性地总结无人艇单目视觉伺服自主控制的潜在研究方向和发展趋势。 展开更多

关键词 无人艇 单目视觉伺服 航向控制 镇定控制 轨迹跟踪控制 集群控制

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基于Backstepping方法的船舶直线航迹控制 被引量：4

5

作者 刘勇 卜仁祥 朱业求 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第1期5-8,共4页

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... 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. 展开更多

关键词 船舶 航向偏差 航迹偏差 航迹控制 BACKSTEPPING方法 鲁棒性

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基于参考模型的电力推进船舶航向滑模控制器设计 被引量：4

6

作者 付德祥 康伟 朱瑾 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第S1期35-38,共4页

针对全回转舵浆的电力推进船舶航向控制问题,基于等价舵效建立的船舶回转运动响应方程,设计了基于参考模型的滑模控制器。该控制器含有两个滑模控制子系统,其一用来控制参考模型,以获得理想的动态响应;另一个以前者每个控制周期对应的... 针对全回转舵浆的电力推进船舶航向控制问题,基于等价舵效建立的船舶回转运动响应方程,设计了基于参考模型的滑模控制器。该控制器含有两个滑模控制子系统,其一用来控制参考模型,以获得理想的动态响应;另一个以前者每个控制周期对应的状态为控制目标输入,引导船舶航向收敛于设定值。仿真结果表明,在满足全回转舵浆回转角幅值与速度的限制下,该方法能够有效解决滑模控制输入的强抖振问题,能降低滑模控制输入的要求,且具有良好的鲁棒性与控制效果。 展开更多

关键词 电力推进船舶 航向控制 参考模型 滑模变结构控制

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基于滤波反步法的船舶航向跟踪控制 被引量：3

7

作者 林郁 《大连海事大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期6-9,共4页

针对存在不确定性的非线性船舶航向运动数学模型,将反步算法和command filter technique相结合,提出一种新的非线性神经网络自适应控制器设计方法.基于Lyapunov稳定性分析理论,采用command filter technique消除传统反步法中存在的"... 针对存在不确定性的非线性船舶航向运动数学模型,将反步算法和command filter technique相结合,提出一种新的非线性神经网络自适应控制器设计方法.基于Lyapunov稳定性分析理论,采用command filter technique消除传统反步法中存在的"计算爆炸"问题,同时将神经网络权值的范数作为估计参数,以减少控制器的计算负担,便于工程实现和应用.所设计的非线性自适应神经网络控制器使船舶航向控制系统中所有信号一致有界,航向误差收敛于零.仿真结果验证了该算法的有效性. 展开更多

关键词 船舶航向 跟踪控制 自适应控制 非线性系统 神经网络

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航向随动控制与姿态畸变校正的数学分析 被引量：2

8

作者 辛福学 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期182-185,190,共5页

在景象匹配定位系统中,采用下视的方式获得地面图像。由于受飞行载体空间的限制,有时需要采取航向随动、滚动俯仰捷联方案。这样获取的地面图像只是纵轴与地理坐标保持一致,存在着飞行载体的俯仰、滚动等姿态导致的畸变,需对图像进行姿... 在景象匹配定位系统中,采用下视的方式获得地面图像。由于受飞行载体空间的限制,有时需要采取航向随动、滚动俯仰捷联方案。这样获取的地面图像只是纵轴与地理坐标保持一致,存在着飞行载体的俯仰、滚动等姿态导致的畸变,需对图像进行姿态畸变校正。这里给出航向随动控制调整角α与姿态角(φ,,γ)的数学关系以及姿态畸变校正的基本公式。 展开更多

关键词 航向随动控制 姿态畸变校正 数学分析

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基于自适应滑模的喷水推进船舶航向控制 被引量：2

9

作者 曾薄文 朱齐丹 宋洋 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2011年第1期226-229,共4页

关于船舶航行优化控制,针对喷水推进船舶的航向稳定性控制问题,根据模型中非线性水动力不确定性和外界干扰,提出了基于PID增益调节的自适应滑模控制方法,并利用Lyapunov稳定性理论证明控制方法的稳定性。控制方法对于模型参数摄动和外... 关于船舶航行优化控制,针对喷水推进船舶的航向稳定性控制问题,根据模型中非线性水动力不确定性和外界干扰,提出了基于PID增益调节的自适应滑模控制方法,并利用Lyapunov稳定性理论证明控制方法的稳定性。控制方法对于模型参数摄动和外界干扰有较好的鲁棒性,PID增益参数的选择可通过在线自适应学习获得,采用边界层方法对设计的滑模控制器的高频抖振加以合理抑制。以一艘喷水推进船舶为例,进行了航向改变的仿真,结果表明设计的控制器具有船舶操纵的良好动态性能,且具有超调小、鲁棒性强的优点,更加符合船舶航向实时控制的工程要求。 展开更多

关键词 喷水推进船舶 航向控制 自适应滑模控制

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基于反馈线性化的船舶航向自适应模糊滑模控制与仿真 被引量：1

10

作者 袁雷 吴汉松 喻洲 《舰船电子工程》 2009年第7期133-135,200,共4页

针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,基于反馈线性化方法和模糊系统的逼近能力,提出了一种新的基于反馈线性化的自适应模糊滑模控制器的设计方法,并在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应律。以... 针对非线性船舶航向控制中船舶参数不确定性以及外界干扰随机性的特点,基于反馈线性化方法和模糊系统的逼近能力,提出了一种新的基于反馈线性化的自适应模糊滑模控制器的设计方法,并在李雅普诺夫稳定性理论的基础上导出了自适应律。以某船为例,并利用Matlab进行仿真研究,仿真结果表明所设计的控制器是有效的。 展开更多

关键词 航向跟踪控制 反馈线性化 自适应模糊滑模控制 计算机仿真

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鲁棒自适应输出跟踪控制在船舶操纵中的应用 被引量：3

11

作者 李文磊 林卫星 刘士荣 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期3250-3254,3293,共6页

针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型,将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略,实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够... 针对带有未知控制增益、常参数不确定性以及外部扰动的船舶运动非线性模型,将自适应逆推技术与Nussbaum增益方法相结合,提出一种新的非线性自适应鲁棒控制策略,实现了船舶运动航向渐近跟踪控制。在所得控制器作用下的系统性能不仅能够通过设计参数而得到保证,且可克服控制器奇异值问题。设计过程及数字仿真结果均表明,所设计的自适应非线性跟踪控制器对不确定性具有良好的适应性及鲁棒性。 展开更多

关键词 船舶航向跟踪控制 参数不确定性 外部干扰 逆推方法 NUSSBAUM增益

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船舶航向的鲁棒自适应控制器的设计和仿真 被引量：1

12

作者 于琨 刘玉生 +1 位作者 郭燕 李春霖 《微计算机信息》 北大核心 2006年第01S期59-60,69,共3页

针对带参数不确定性,未知有界扰动及未建模动态的船舶航向跟踪控制问题,本文介绍了一种鲁棒自适应算法。此算法能保证系统的全局稳定,使闭环系统的所有变量一致有界。并通过仿真对两种算法进行比较,可以看出,依照本文算法设计的控制器... 针对带参数不确定性,未知有界扰动及未建模动态的船舶航向跟踪控制问题,本文介绍了一种鲁棒自适应算法。此算法能保证系统的全局稳定,使闭环系统的所有变量一致有界。并通过仿真对两种算法进行比较,可以看出,依照本文算法设计的控制器具有很好的鲁棒性。 展开更多

关键词 船舶航向跟踪控制 自适应控制 非线性系统 鲁棒性 未建模动态

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