留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法

张显库 郭晨 杜佳璐

张显库, 郭晨, 杜佳璐. 船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 47-50.
引用本文: 张显库, 郭晨, 杜佳璐. 船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 47-50.
ZHANG Xian-ku, GUO Chen, DU Jia-lu. Asymmetric information theory and nonlinear backstepping robust control algorithm of ship navigation[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 47-50.
Citation: ZHANG Xian-ku, GUO Chen, DU Jia-lu. Asymmetric information theory and nonlinear backstepping robust control algorithm of ship navigation[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 47-50.

船舶航向不对称信息理论与非线性逆推鲁棒控制算法

基金项目: 

国家自然科学基金项目 60474014

高等学校博士学科点专项科研基金项目 20040151007

交通部基础研究项目 200432922504

详细信息
    作者简介:

    张显库(1968-), 男, 辽宁辽阳人, 大连海事大学教授, 工学博士, 从事船舶运动控制研究

  • 中图分类号: U661.334

Asymmetric information theory and nonlinear backstepping robust control algorithm of ship navigation

More Information
  • 摘要: 应用不对称信息理论和鲁棒控制算法简化非线性逆推算法, 针对非线性船舶航向保持系统, 设计了其Backstepping逆推控制器, 由非线性函数项和常规线性控制器组成, 将简化的Back-stepping法与闭环增益成形算法相结合, 设计其非线性鲁棒控制器。通过非线性鲁棒控制器的控制能够使船舶无超调、无静差地跟踪设定航向, 调节时间为600 s, 符合船舶航行的实际情况, 控制效果良好; 当系统增加干扰后, 系统的控制输出除了因干扰产生的抖动外, 其跟踪性能仍然较好, 航向输出无静差, 说明控制器具有一定的鲁棒性; 是否全部对消非线性项, 对其控制效果相差不大, 说明当模型发生参数摄动时, 系统的控制性能仍能保证。

     

  • 图  1  非线性PID控制Simulink模型

    Figure  1.  Simulink model of nonlinear PID control

    图  2  名义模型控制效果

    Figure  2.  Control effect of nominal model

    图  3  5级风时的控制效果

    Figure  3.  Control effect with beaufort scale 5

    图  4  不全消非线性项时的控制效果

    Figure  4.  Control effect without fully canceled nonlinear items

  • [1] Zhang Xian-ku, Jia Xin-le, Wang Xing-cheng. A kind of transfigured loop shaping controller and its application[J]. Automatic Control and Computer Sciences, 2001, 35(4): 20-25.
    [2] Krstic M, Kanellakopoulos I, Kokotovic P V. Nonlinear and Adaptive Control Design[M]. New York: Wiley, 1995.
    [3] Zhang Xian-ku, Jia Xin-le. Simplification of H∞mixed sensitivity algorithm and its application[J]. Automatic Control and Computer Sciences, 2002, 36(3): 28-33.
    [4] 张显库, 贾欣乐. 求PID参数新方法[J]. 系统工程与电子技术, 2000, 22(8): 4-5. doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2000.08.002

    Zhang Xian-ku, Jia Xin-le. A new method for solving PID parameters[J]. Systems Engineering and Electronics, 2000, 22(8): 4-5. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1001-506X.2000.08.002
    [5] 张显库, 贾欣乐. 用闭环增益成形算法的精馏塔鲁棒控制[J]. 系统工程与电子技术, 2001, 23(5): 15-18. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XTYD200105005.htm

    Zhang Xian-ku, Jia Xin-le. Robust control of a high purity distillation column using closed-loop gain shaping algorithm[J]. Systems Engineering and Electronics, 2001, 23(5): 15-18. (in Chinese) https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XTYD200105005.htm
    [6] 张显库, 张丽坤, 贾欣乐. 非方阵被控对象闭环增益成形算法及其应用[J]. 大连海事大学学报, 2001, 27(2): 63-67. doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2001.02.015

    Zhang Xian-ku, Zhang Li-kun, Jia Xin-le. Closed-loop gain shaping algorithm with unsquare matrix plant and its application[J]. Journal of Dalian Maritime University, 2001, 27(2): 63-67. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2001.02.015
    [7] 张显库, 贾欣乐, 刘川. 响应型船舶运动数学模型的构造[J]. 大连海事大学学报, 2004, 30(1): 18-21. doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2004.01.005

    Zhang Xian-ku, Jia Xin-le, Liu Chuan. Research on responding ship motion mathematical model[J]. Journal of Dalian Maritime University, 2004, 30(1): 18-21. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2004.01.005
    [8] 杜佳璐, 郭晨, 李如铁. 基于逆推算法的非线性船舶航向跟踪控制器[J]. 大连海事大学学报, 2004, 30(2): 8-11. doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2004.02.003

    Du Jia-lu, Guo Chen, Li Ru-tie. Backstepping algorithm based nonlinear ship steering controller[J]. Journal of Dalian Maritime University, 2004, 30(2): 8-11. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1006-7736.2004.02.003
    [9] 杨盐生. 船舶运动控制研究[J]. 交通运输工程学报, 2003, 3(2): 34-39. doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.02.008

    Yang Yan-sheng. Review on ship motion control[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2003, 3(2): 34-39. (in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1671-1637.2003.02.008
    [10] 张显库, 肖惟楚, 郭晨. 船舶进出港低速航向保持[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 77-81. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504016

    Zhang Xian-ku, Xiao Wei-chu, Guo Chen. Course-keeping of inward-and-outward low speed ship[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 77-81. (in Chinese) http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504016
    [11] 张松涛, 任光. 基于反馈线性化的船舶航向保持模糊自适应控制[J]. 交通运输工程学报, 2005, 5(4): 72-76. http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504015

    Zhang Song-tao, Ren Guang. Fuzzy adaptive control for ship steering autopilot based on backstepping technique[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2005, 5(4): 72-76. (in Chinese) http://transport.chd.edu.cn/article/id/200504015
  • 加载中
图(4)
计量
  • 文章访问数:  253
  • HTML全文浏览量:  88
  • PDF下载量:  222
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2005-11-07
  • 刊出日期:  2006-06-25

目录

    /

    返回文章
    返回