大型油轮艏摇混沌现象的仿真与滑模控制

• 作者: 张显库 韩旭
• 来源期刊: 上海交通大学学报
• 关键词: 混沌 驾驶员模型 混沌系统建模 反步法 滑模控制 航向保持控制
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 页码范围: 40-47
• 页数: 8页
• 分类号: U661.32
• 语种: 中文
• DOI: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2019.104

摘要

为了合理解释并控制大型油轮操纵过程中出现的船首异常摆动现象,采用驾驶员模型替代原有的比例模型,结合非线性响应型数学模型,建立了驾驶员操纵大型油轮的闭环系统数学方程,发现其与Duffing方程形似,且在一定的参数配置下系统的Lyapunov指数为正,说明可以用混沌理论解释船首异常摆动的现象.为实现航向保持的稳定控制并增强对参数不确定的鲁棒性,基于反步法提出了与模型对应的滑模控制率.仿真结果表明,当混沌艏摇处于理论最大值时,受控系统的稳态舵角仍小于5°,航向偏差小于0.07°,所设计的控制器很好地消除了混沌现象.建立人在回路中的混沌系统的思路较为新颖,借助滑模解决反步法参数不确定的方法简单而有效.