摘要:針對輸入受限和控制方向未知的無人帆船航向控制問題,考慮系統(tǒng)模型存在動態(tài)不確定和未知外界擾動的情況,本文提出一種基于非仿射航向運動數(shù)學(xué)模型的最小參數(shù)自適應(yīng)遞歸滑模動態(tài)面控制策略.該策略通過Taylor展開方法將非仿射模型轉(zhuǎn)化為具有線性結(jié)構(gòu)的仿射時變系統(tǒng),采用最小參數(shù)學(xué)習(xí)(minimal learning parameter,MLP)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近無人帆船模型不確定部分,并利用雙曲正切函數(shù)處理控制輸入飽和現(xiàn)象,引入Nussbaum函數(shù)處理系統(tǒng)中未知控制方向問題,同時綜合考慮帆船艏搖角速度誤差和航向誤差之間關(guān)系設(shè)計遞歸滑模動態(tài)面舵角控制律,并設(shè)計參數(shù)自適應(yīng)律對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逼近誤差與復(fù)合干擾總和的界進行估計.選取李雅普諾夫函數(shù)證明了所設(shè)計控制器能夠保證航向閉環(huán)系統(tǒng)內(nèi)所有信號的一致最終有界性.最后,基于一艘12 m無人帆船進行仿真驗證,結(jié)果表明無人帆船航向控制響應(yīng)速度快,所設(shè)計的控制器能有效地處理模型不確定項和風(fēng)浪等外界擾動,具有較強的魯棒性.
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