船舶航向变结构模型参考模糊自适应控制

摘要

本文对船舶航向非线性系统的变结构模型参考模糊自适应控制及其在船舶航向控制中的应用进行了系统的研究。 首先针对船舶线性模型，在讨论了变结构控制理论的基础上，设计了变结构控制自动舵，并对其进行了仿真。 其次，针对船舶航向非线性不确定系统，提出了一种把变结构控制理论和模型参考模糊自适应控制结合在一起的控制算法。这种算法是基于变结构控制原理，并利用具有线性可调参数的模糊系统去逼近过程未知函数，利用一种具有积分功能的变结构模型参考模糊自适应控制方法进行航向控制，该方法能够保证闭环系统所有信号有界，进一步通过引入最优逼近误差的自适应补偿项来消除建模误差带来的影响。理论分析证明跟踪误差收敛到零，仿真结果表明了该方法的有效性。 将此算法在不同外界条件下，如在风浪干扰时，在不同载运状态下，在不同速度下进行仿真，仿真结果表明该算法的控制效果显著，并与常规模型参考自适应算法的控制结果进行了比较，证明变结构模型参考模糊自适应算法的性能优越于传统模型参考自适应控制算法的性能。 为了检验本文提出的船舶航向自动舵的性能，研究了船舶运动数学模型，以及包括风，流，浪和非线性力作用在船舶上的外界干扰力和力矩的计算模型。利用Matlab的Simulink环境实现了对各种船舶航向自动舵的仿真试验。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章船舶运动数学模型

第三章船舶航向模型参考自适应自动舵设计

第四章变结构控制理论及控制器设计

第五章模糊系统基本理论及控制器设计

第六章船舶航向变结构模型参考模糊自适应控制

第七章结论

攻读学位期间公开发表的论文

致谢

参考文献

研究生履历