基于Lyapunov稳定性的船舶航向保持控制器非线性反馈改进

摘要

[目的]船舶航向保持是船舶自动导航的核心,其实现离不开非线性控制算法的设计.为了简化控制器的设计过程,提高系统鲁棒性,节省控制器的能量输出,提出一种基于Lyapunov函数改进的具有非线性反馈的控制器.[方法]首先,通过构建Lyapunov函数,简化控制器设计过程,避免非线性控制律对消系统的非线性项;然后,用指数函数处理后的航向误差代替航向误差本身的非线性反馈项,优化控制系统设计,减少能耗;最后,以实际船舶"育鹏"轮为例进行系统仿真.[结果]结果显示,采用上述方法设计的控制器控制效果良好,更加节能,且系统具有鲁棒性.[结论]研究表明,非线性反馈项的引入可以优化控制系统,其能节能的优点在实际工程应用中具有重要意义.