考虑横向漂移的船舶路径跟踪自抗扰控制

发布时间：2025-07-09 01:43

　　 针对船舶运动系统中内部动态不确定和外部干扰等问题,进行了欠驱动船舶路径跟踪的自抗扰方法研究。利用Backstepping设计参考航向角,并利用线性扩张状态观测器对流干扰和横向运动引起的横向漂移进行估计。根据自抗扰算法对航向进行控制,采用线性扩张状态观测器对外界干扰及内部不确定项进行估计。最后的仿真结果表明,在风流干扰下所设计的控制器仍能使船准确地跟踪上参考路径,验证了所提控制方案的有效性。

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【部分图文】：

图1 船舶位置及路径偏差

船舶位置与偏差定义见图1，其中：β是漂角，yd是参考路径。不失一般性的定义ye=y-yd是路径偏差，即船到参考路径的距离，控制目标为设计合适的舵角δ，使船能跟踪上参考路径yd，即使ye=0。2路径跟踪控制器

图2 船舶路径跟踪控制设计结构图

3）最后将自抗扰设计的控制律δ，施加到船舶运动系统中。3真试验

图3 直线路径跟踪

1）直线跟踪：yd=300，初始状态(x,y,φ,u,v,r)=(0,0,0,7.2m/s,0,0)。仿真结果见图3～图5。图4航向和舵角

图5 内部不确定和外界干扰

图4航向和舵角由于存在时变干扰，从图3可看出系统在600s稳定后产生了波动，但是最大的波动值未超过2m，这可以说明所设计的控制器使船在风流干扰和时变环境干扰下，仍然可以准确地跟踪上参考路径，说明控制器可以有效地解决内部动态不确定性和外界干扰问题。由图4可看出，受风流干扰和时变....

本文编号：4056947