船舶航向非线性系统的自适应跟踪控制器设计

摘要

将非线性船舶操纵数学模型用于船舶航向跟踪的自动舵设计,同时考虑模型参数的不确定性以及舵机伺服系统特性,则船舶操纵非线性数学模型具有非匹配不确定形式.针对上述困难,提出一种新的自适应非线性控制策略,将Nussbaum函数与逆推(backstepping)技术相结合,设计了船舶运动航向跟踪控制器,成功解决了其虚拟控制系数符号未知的问题.在理论上,借助Lyapunov函数证明了所设计控制器使最终的非匹配不确定船舶运动非线性系统中所有信号有界,船舶实际航向自适应地渐近跟踪设定的期望参考航向.仿真结果表明所设计的控制器有效可行,对系统参数变化具有很强的鲁棒性.