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基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制研究

刘佳仑 董智霖 李诗杰 游旭 胡英俊

刘佳仑, 董智霖, 李诗杰, 游旭, 胡英俊. 基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03227
引用本文: 刘佳仑, 董智霖, 李诗杰, 游旭, 胡英俊. 基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制研究[J]. 中国舰船研究. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03227
Autonomous berthing control of tug based on Improved Backstepping Sliding Mode Control Algorithm[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03227
Citation: Autonomous berthing control of tug based on Improved Backstepping Sliding Mode Control Algorithm[J]. Chinese Journal of Ship Research. doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03227

基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制研究

doi: 10.19693/j.issn.1673-3185.03227
基金项目: 国家级-国家自然科学基金资助项目(62003250)

Autonomous berthing control of tug based on Improved Backstepping Sliding Mode Control Algorithm

知识共享许可协议
基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制研究刘佳仑,等创作,采用知识共享署名4.0国际许可协议进行许可。
  • 摘要: 【目的】针对拖轮的自主靠泊控制问题,研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。【方法】首先,将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程;然后,设计靠泊系统的运动学模型,考虑靠泊场景中的特殊环境干扰,使用反步法和滑模控制方法设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器,提供了三种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证;最后,采用仿真试验的方式通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。【结果】仿真试验结果表明,设计的拖轮自主靠泊控制策略在拖轮自主靠泊场景中有较好的适用性,拖轮自主靠泊控制器能使系统稳定有界,且能抑制环境中的不确定干扰。基于三种不同滑模面设计的控制器各有优势,其中基于比例积分微分滑模面设计的控制器适用性最好。【结论】本文设计的控制策略以及靠泊控制器具有较好的适用性以及鲁棒性,以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制,为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-12-23
  • 网络出版日期:  2023-03-10

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