基于切换LPV的船舶航向控制

摘要

针对船舶运动的时变非线性特性,提出了基于切换线性变参数(LPV)航向控制算法,实现船舶航向的全局控制。船舶航向控制在较大航速范围内进行,存在较强的非线性,很难在整个航速范围内设计单一的LPV鲁棒控制器,因此,设计多个控制器是合理的选择。介绍了切换LPV系统研究的基本思想,阐述了稳定的滞后切换LPV方法,在此基础上提出了忽略变参数导数项的滞后切换LPV方法,并将此方法用于船舶航向控制。对Nomoto船舶运动模型作变量代换,得到LPV船舶运动模型。以航速为条件将船舶模型划分为高速和低速2个部分,每个部分用LPV多胞设计技术,分别设计满足H∞鲁棒性能的输出反馈航向控制器.再利用所提出的LPV控制器的切换方法,实现2个控制器重叠部分之间的切换.以5446箱班轮为被控制对象,仿真结果验证了在航速变化和外界干扰的条件下所设计控制器的有效性。