一种高速多体船的有限时间减纵摇控制方法

摘要

针对高速多体船在航行中纵摇和升沉运动幅度过大的问题,提出一种有限时间减纵摇控制方法.建立由T形翼和压浪板作为减摇附体的多体船垂向控制模型,并通过数学变换将其转化为解耦的纵摇和升沉的控制模型,简化多变量控制设计的复杂性.设计有限时间扩张观测器在线估计纵摇和升沉运动的时变耦合项,并进行实时补偿控制.在此基础上,针对解耦的纵摇和升沉的运动模型,提出有限时间反馈控制律,提高系统的减摇性能和抑制干扰能力.将设计的反馈控制和补偿控制进行综合得出虚拟控制量,再通过减摇附体控制分配矩阵获得T形翼和压浪板的攻角,并证明闭环系统的稳定性.通过数字仿真验证所提算法的有效性,升沉减少20％ ～35％,纵摇减少40％ ～50％.