針對船舶運動系統(tǒng)中內(nèi)部動態(tài)不確定和外部干擾等問題,進行了欠驅(qū)動船舶路徑跟蹤的自抗擾方法研究。利用Backstepping設(shè)計參考航向角,并利用線性擴張狀態(tài)觀測器對流干擾和橫向運動引起的橫向漂移進行估計。根據(jù)自抗擾算法對航向進行控制,采用線性擴張狀態(tài)觀測器對外界干擾及內(nèi)部不確定項進行估計。最后的仿真結(jié)果表明,在風(fēng)流干擾下所設(shè)計的控制器仍能使船準(zhǔn)確地跟蹤上參考路徑,驗證了所提控制方案的有效性。

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【部分圖文】：

圖1 船舶位置及路徑偏差

船舶位置與偏差定義見圖1，其中：β是漂角，yd是參考路徑。不失一般性的定義ye=y-yd是路徑偏差，即船到參考路徑的距離，控制目標(biāo)為設(shè)計合適的舵角δ，使船能跟蹤上參考路徑y(tǒng)d，即使ye=0。2路徑跟蹤控制器

圖2 船舶路徑跟蹤控制設(shè)計結(jié)構(gòu)圖

3）最后將自抗擾設(shè)計的控制律δ，施加到船舶運動系統(tǒng)中。3真試驗

圖3 直線路徑跟蹤

1）直線跟蹤：yd=300，初始狀態(tài)(x,y,φ,u,v,r)=(0,0,0,7.2m/s,0,0)。仿真結(jié)果見圖3～圖5。圖4航向和舵角

圖5 內(nèi)部不確定和外界干擾

圖4航向和舵角由于存在時變干擾，從圖3可看出系統(tǒng)在600s穩(wěn)定后產(chǎn)生了波動，但是最大的波動值未超過2m，這可以說明所設(shè)計的控制器使船在風(fēng)流干擾和時變環(huán)境干擾下，仍然可以準(zhǔn)確地跟蹤上參考路徑，說明控制器可以有效地解決內(nèi)部動態(tài)不確定性和外界干擾問題。由圖4可看出，受風(fēng)流干擾和時變....

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