基于多模态快速非奇异终端滑模的船舶航迹跟踪自抗扰控制

发布时间：2025-07-05 10:50

　　 为解决欠驱动船舶航迹直线和曲线跟踪控制问题,设计基于多模态快速非奇异终端滑模(Fast Nonsingular Terminal Sliding Mode,FNTSM)的自抗扰控制器(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)。引入ADRC技术,利用跟踪微分器快速提取跟踪期望信号的微分信号,通过可在线性与非线性之间切换的扩张状态观测器实时估计船舶外部和内部的总干扰;将根据多模态思想设计的非奇异终端滑模和一种新型双幂次趋近律引入状态误差反馈环节中,设计基于多模态FNTSM的ADRC控制律,在保证ADRC优点的同时,提高收敛速度和稳态跟踪精度;构造期望艏向角方程,将航迹控制问题转化为易于实现的航向控制问题。Simulink仿真结果表明:利用该控制器的船舶能快速、准确地跟踪期望直线和曲线航迹,说明其具有优良的控制品质。

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【部分图文】：

图11 艏向角误差对比

图10舵角对比4结束语

图6 舵角对比

图5艏向角对比图7艏向角误差对比

图10 舵角对比

图9艏向角对比图11艏向角误差对比

图1 两切换函数收敛度对比

式(8)中:ω为可调参数,且ω>1。当|x1|<1时,取切换函数s1=0;当|x1|≥1时,取切换函数s2=0。两切换函数收敛度对比见图1。由图1可知:当|x1|<1时,切换函数s1的收敛速度优于s2;当|x1|≥1时,s2的收敛速度大大优于s1。因此,采用切换设计可同时发挥两个....

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