有横摇约束的欠驱动船舶航迹跟踪预测控制

• 作者: 刘志林 张军 李国胜
• 来源期刊: 哈尔滨工程大学学报
• 学科: 工学
• 关键词: 欠驱动船舶 直线航迹跟踪 横摇角约束 自适应卡尔曼滤波 混合H2/H∞预测控制
• 年，卷（期）: 2019,（2）
• 页码范围: 312-317
• 页数: 6页
• 分类号: TP391.9
• 字数: 5484字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11990/jheu.201712049

摘要

针对欠驱动水面船舶在直线航迹跟踪中受到强烈的风、浪、流时变干扰影响时出现大幅度的摇荡运动的情况,采用自适应卡尔曼状态估计和鲁棒预测控制,提出一种具有横摇角约束的控制器综合设计方法.建立时变干扰作用下的仿射切换系统模型及测量模型;基于扩展状态的自适应卡尔曼滤波方法,对船舶模型的状态和随机干扰力矩进行估计,并对估计的干扰力矩进行前馈补偿.考虑船舶的真实状态与卡尔曼观测状态之间存在观测误差,将控制器与观测器综合考虑,提出一种基于状态观测器和H2/H∞混合性能指标的直接约束鲁棒预测控制,在性能指标与控制器设计中直接利用观测状态;将状态约束、鲁棒稳定性约束、性能指标转化为LMI(线性矩阵不等式)的凸优化问题.理论证明了所设计闭环系统的一致有界稳定性,并且通过仿真验证了控制器能实现直线航迹鲁棒跟踪,在保证横摇角在约束范围内,对干扰有着有效的抑制作用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张军	江苏大学电气信息工程学院	60	386	10.0	17.0
2	刘志林	哈尔滨工程大学自动化学院	39	273	8.0	14.0
3	李国胜	哈尔滨工程大学自动化学院	2	6	2.0	2.0