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Nonlinear Output Feedback Control of Underwater Vehicle Propellers using Advance Speed Feedback

机译:基于超前速度反馈的水下航行器螺旋桨非线性输出反馈控制

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摘要

More accurate propeller shaft speed controllers can be designed by using nonlinear control theory. In this paper, an output feedback controller reconstructing the advance speed (speed of water going into the propeller) from vehicle speed measurements is derived. For this purpose a three-state model of propeller shaft speed, forward (surge) speed of the vehicle and axial inlet flow of the propeller is applied. A nonlinear observer in combination with an output feedback integral controller are derived by applying Lyapunov stability theory and exponential stability is proven. The output feedback controller minimizes thruster losses due to variations in propeller axial inlet flow which is a major problem when applying conventional vehicle-propeller control systems. The proposed controller is simulated for an underwater vehicle equipped with a single propeller. From the simulations it can be concluded that the advance speed can be estimated with good accuracy. In addition the output feedback integral controller shows good performance and robustness.
机译:可以使用非线性控制理论设计更精确的螺旋桨轴速度控制器。在本文中,得出了一种输出反馈控制器,该控制器根据车速测量结果来重构前进速度(水进入螺旋桨的速度)。为此,应用了螺旋桨轴速度,车辆前进(喘振)速度和螺旋桨轴向进气流量的三态模型。应用Lyapunov稳定性理论推导了与输出反馈积分控制器相结合的非线性观测器,并证明了指数稳定性。输出反馈控制器将由于螺旋桨轴向入口流量变化而引起的推进器损失降至最低,这在应用常规的车辆螺旋桨控制系统时是一个主要问题。拟议的控制器是针对配备单个螺旋桨的水下航行器进行仿真的。从仿真中可以得出结论,可以以良好的准确性估算前进速度。另外,输出反馈积分控制器显示出良好的性能和鲁棒性。

著录项

  • 作者

    Fossen T.I.; Blanke M.;

  • 作者单位
  • 年度 1999
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 dan
  • 中图分类

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