基于嵌入积分滑模策略的船舶运动控制

2015年01月21日17:14:09 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

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摘要：针对船舶模型的不确定和海浪干扰问题，为实现船舶航向控制，提出了一种嵌入积分滑模控制方法，此方法结合了积分滑模和嵌入滑模的控制思想。积分滑模是用来减小滑模函数的增益，嵌入滑模用来补偿系统匹配和不匹配的扰动。并利用基于极点配置的状态估计方法实现了对高频海浪扰动的滤波。较后进行仿真试验，结果表明设计的控制器具有船舶操纵的良好动态特性，具有超调小鲁棒性强的优点，更适合船舶航向控制的工程要求。

关键词：船舶运动控制；状态估计；积分滑模；嵌入滑模

中图分类号：ＴＰ２７　　　文献标志码：Ａ

１　引　言

近年来，由于船舶安全性和航向控制精度的需求，船舶航向的非线性控制设计得到广泛的研究。这主要是因为在复杂海情下，控制对象高度不确定性和工作环境高度非线性，使得传统航向控制器的设计较难获得良好的控制性能。文献［1］设计了一种具有积分功能的船舶航向自适应鲁棒控制器。但是该方法较难适应复杂海情下的控制要求。文献［2］使用backstepping方法设计了航向控制器，增加了控制器结构的复杂性，不利于工程实现。目前船舶控制的方法有很多［3-11］，滑模控制是有效控制方法之一，因为滑模控制对匹配扰动具有强鲁棒性并且计算量小。为了适应复杂海情下船舶航向的控制要求，设计更理想的航向控制器，本文研究船舶航向控制问题提出了一种积分嵌入滑模控制方法。一方面，嵌入滑模可以补偿系统匹配和不匹配的扰动；另一方面，积分滑模可以减小滑模函数的增益。

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