基于自抗擾的船舶航跡控制研究.pdf

1、隨著人類海洋工程活動的不斷增加，人們對裝備動力定位系統船舶的姿態(tài)和運行航跡的控制要求越來越高。自抗擾控制技術是一種結合PID控制與現代控制理論精華的全新控制技術，是一種能夠抵抗外擾、不依賴精確數學模型、控制精度高、魯棒性強的控制方法，適合應用于船舶運動控制這樣具有強擾動、大慣性、大時滯的非線性系統。因此本文基于自抗擾控制技術研究船舶運動中的航跡控制問題，并采用三維技術進行仿真。
　　首先，根據剛體運動學與剛體動力學基本方程，建立簡

2、化的控制用線性船舶運動方程。建立影響船舶運動的風浪流數學模型，作為船舶運動的外擾。與通過機理和辨識建模得到的精確船舶運動模型進行對比仿真，驗證簡化模型的正確性和船舶低速運動時的精確性。
　　其次，研究線性自抗擾控制算法和航跡控制策略。研究自抗擾控制器的結構和原理。根據船舶運動模型的特點，設計線性自抗擾控制器，解決自抗擾控制器參數繁多、非線性環(huán)節(jié)穩(wěn)定性不易證明的問題。采用三ω法，設置線性自抗擾控制器的參數，降低了自抗擾控制器參數設定

3、的難度。采用自抗擾控制思想中的安排過渡過程的方法，使船舶輸出量可以良好的跟隨系統的輸入量的變化，使船舶輸出量的導數與系統輸出量的導數近似相等，從而實現了既可以控制船舶運動方位又可以控制船舶運動速度和角速度的功能。并在MATLAB/Simulink中對船舶航跡控制運動仿真進行分析，驗證了自抗擾控制方法的有效性。
　　最后本文基于Unity3D引擎，設計了三維船舶航跡仿真程序和GUI界面，使仿真變得直觀形象。使用C＃語言編寫線性自抗擾