[發明專利]一種抗舵機飽和的船舶航向自適應控制方法

有效

• 申請號: 201310086077.0
• 申請日: 2013-03-18
• 公開（公告）號: CN103207568A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 彭秀艷;胡忠輝;趙新華;王顯峰;閆金山
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種船舶航向控制方法。

背景技術

船舶航行時經常需要進行轉向控制，且要求轉向時施舵合理，快速穩定，調節時間短且超調小。當船舶轉向尤其大角度轉向時，運動幅度大，舵機經常處于幅值和速率飽和狀態。飽和因素的存在，會使控制器輸出舵角和實際舵角不一致，從而造成閉環控制性能的不一致，甚至不穩定。舵機飽和因素是船舶航向控制器設計時需要考慮的一個重要方面。

目前針對系統中存在執行器飽和環節的控制器設計通常有兩種方法：直接設計方法和抗飽和補償法。直接設計方法是在控制器設計時直接將執行器飽和考慮進去，使得閉環系統穩定；抗飽和補償法先忽略飽和非線性，設計滿足給定性能指標的控制器，然后以執行機構的輸入輸出之差作為輸入，設計補償器弱化飽和的影響。相比于直接設計方法，抗飽和補償法具有設計簡單、易于工程實現等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供基于backstepping控制器的補償器設計方法的一種抗舵機飽和的船舶航向自適應控制方法。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明一種抗舵機飽和的船舶航向自適應控制方法，其特征是：

（1）對帶有舵機飽和特征的船舶航向信息進行數字采集，

對所述船舶航向信息進行求導、轉置及乘積運算，計算構成如下：

ψ·=rr·=φT(r)θ+bδ(δc)]]>

其中r為航向角速度，ψ為航向角，θ＝(θ₁??θ₂)^T，φ(r)＝(r??r³)^T，δ＝δ(δ_c)，δ_c為指令舵角，δ為實際舵角，θ為未知常數矩陣，θ₁、θ₂為矩陣列向量，b為符號已知的未知常數；

（2）引入一個動態抗飽和補償器，使得系統存在執行器飽和時，航向輸出ψ跟蹤期望航向ψ_d，動態抗飽和補償器模塊接收期望舵角與實際舵角的差值，即加法器的輸出結果：

動態抗飽和補償器的構造方法為：

χ·1=-d1χ1+χ2χ·2=-d2χ2+b^Δδ]]>