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欠驱动水面船舶的非线性滑模轨迹跟踪控制
  • ISSN号:1006-7043
  • 期刊名称:《哈尔滨工程大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:[1]大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026, [2]清华大学智能技术与系统国家重点实验室,北京100084, [3]大连交通大学电气学院,辽宁大连116028
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(61074053); 交通运输部交通应用基础研究基金资助项目(2011-329-225-390)
中文摘要:

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.

英文摘要:

Considering the model parametric uncertainties and time-varying disturbances induced by waves,wind,and ocean-current in the trajectory tracking control of a 3 degree-of-freedom(3DOF) underactuated surface vessel,a novel nonlinear sliding mode control law was designed using sliding mode techniques,in view of the sliding mode's robustness in anti-system uncertainties and environmental disturbances.According to the inherent characteristics of underactuated surface vessels,there were no side thrusters in the sway direction,and in order to control the ship's 3DOF plane motion in surge,sway,and yaw directions,the control law was developed by introducing a first order sliding surface in terms of surge tracking errors and a second order sliding surface in terms of lateral motion tracking errors.Numerical simulation results show that the proposed controller is strongly robust regarding the uncertain parameters and disturbances,and can force the vessel to track a desired trajectory which is generated by a virtual ship.

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期刊信息
  • 《哈尔滨工程大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人民共和国工业和信息化部
  • 主办单位:哈尔滨工程大学
  • 主编:杨士莪
  • 地址:哈尔滨市南岗区南通大街145号1号楼
  • 邮编:150001
  • 邮箱:xuebao@hrbeu.edu.cn
  • 电话:0451-82519357
  • 国际标准刊号:ISSN:1006-7043
  • 国内统一刊号:ISSN:23-1390/U
  • 邮发代号:14-111
  • 获奖情况:
  • 工信部科技期刊评比"优秀期刊奖",中国高校科技期刊评比"精品期刊奖","北方十佳期刊奖",首届黑龙江省政府出版奖--优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
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