欠驱动不对称船舶全局К指数镇定的解耦实现-控制与决策.PDFVIP

第27 卷 第5 期 控 制 与 决 策 2012 年 5 月 Vol. 27 No. 5 Control and Decision May 2012 文章编号: 1001-0920 (2012) 05-0781-06 欠驱动不对称船舶全局 指数镇定的解耦实现 于瑞亭, 朱齐丹, 刘志林, 王 岩 (哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨150001) 摘 要: 研究一类欠驱动不对称船舶的全局 指数镇定问题, 并且提出一种新的解耦控制方法. 首先, 对船舶系统进 行全局微分同胚变换和状态时变变换, 并将其解耦为线性子系统和线性时变子系统, 从而将整个系统的镇定控制问 题转化为两个简单子系统的镇定问题, 简化了控制器的设计; 然后, 为每个子系统分别设计独立的全局时变指数镇定 控制律, 实现了欠驱动不对称船舶的全局 指数镇定; 最后, 仿真结果表明了所提出方法的有效性. 关键词: 欠驱动船舶；时变反馈；指数镇定；解耦控制 中图分类号: U664 文献标识码: A Decoupling implementation of global -exponential stabilization of underactuated non-symmetric surface vessel YU Rui-ting, ZHU Qi-dan, LIU Zhi-lin, WANG Yan (College of Automation，Harbin Engineering University ，Harbin 150001 ，China ．Correspondent ：YU Rui-ting, E-mail ：ruitingyu@) Abstract: The stabilization problem of an underactuated non-symmetric surface vessel is considered, and a new decoupling method is proposed. Based on the global diffeomorphism and time-varying coordinate transformation, the ship dynamic system can be decoupled into two linear subsystems, and the isolated global exponential stabilizing controllers are designed. Then a global -exponential stabilizing controller for the whole system is constructed for the ship in consideration. Finally, simulation results show the effectiveness of the proposed method. Key words: underactuated surface vessel ；time-varying feedback ；exponential stabilization ；decoupling control 1 引引引 言言言 包含动力学特性的控制器设计, 但要求船舶的初始艏 近年来, 欠驱动水面船舶(USV) 的镇定问题已成 摇角不能为零; [5] 在初始状态非零条件下, 基于 变 为控制界备受关注的热点问题, 并取得了大量的研 换法将非线性系统转化为线性时不变系统, 并针对 究成果. 由于USV 存在加速度二阶非完整约束, 不满 零初始条件下的情况单独设计控制律以驱动船舶至 足Brockett 定理的必要条件, 不存在任何光滑(或甚 非零状态, 从而以切换控制的方式