您的位置:山东大学 -> 科技期刊社 -> 《山东大学学报(工学版)》

山东大学学报(工学版) ›› 2010, Vol. 40 ›› Issue (6): 48-53.

• 控制科学与工程 • 上一篇    下一篇

基于自抗扰控制技术的船舶直线航迹控制器设计

刘文江1,2,隋青美1,周风余1   

  1. 1. 山东大学控制科学与工程学院, 山东 济南 250061;  2. 山东交通学院信息工程系, 山东 济南 250023
  • 收稿日期:2009-12-13 出版日期:2010-12-16 发布日期:2009-12-13
  • 作者简介:刘文江(1971-),男,博士研究生,主要研究方向为船舶运动控制、非线性控制.E-mail: happylwj2002@163.com
  • 基金资助:

    山东省自然科学基金资助项目(Y2007G36);山东交通学院院基金资助项目(Z200925)

Straight-line tracking control of ships based on ADRC

LIU Wen-jiang1,2,  SUI Qing-mei1,  ZHOU Feng-yu1   

  1. 1. School of Control Science and Engineering, Shandong University, Jinan 250061, China;
    2. Department of Information Engineering, Shandong Jiaotong University, Jinan 250023, China
  • Received:2009-12-13 Online:2010-12-16 Published:2009-12-13

摘要:

船舶直线航迹控制系统是一种单输入双输出系统,具有强非线性和典型的欠驱动特性;船舶运动又易受风、浪、流等干扰,使得航迹控制器的设计非常困难。本文给出了船舶直线航迹控制系统数学模型并对自抗扰控制技术(active disturbance rejection control technique, ADRC)进行了简要介绍。在原自抗扰算法的基础上,通过增加一个跟踪微分器以及控制律由两个被控量的误差组合而成的方法,突破了原有的自抗扰控制算法只适用于单输入单输出系统的限制,实现了船舶航向和横偏位移的良好控制。仿真结果证实了这种方法的有效性,不仅可以获得很好的系统动态性能和稳态性能,而且具有很强的鲁棒性。

关键词: 船舶, 直线航迹控制, 自抗扰控制, 非线性控制, 欠驱动系统

Abstract:

 A  ship’s straight-line tracking control system is a single-input and dual-output system. Due to the strong non-linearity and typical under-actuated properties, as well as the liability to wind, wave and current disturbance, the design of a ship’s tracking controller is  challenging work. In this paper, the mathematical model of a ship’s straight-line tracking control system was adopted and the ADRC(active disturbance rejection control technique)was also briefly introduced. The control scheme was accomplished by adding a tracking differentiator and the feedback control law comprised of the errors of the two-controlled variables, instead of  only one in the usual ADRC scheme. Compared to the usual ADRC calculation which is only suitable for single-input and single-output systems, this method expands the application range that the ADRC scheme can deal with. The simulation test results confirmed the validity of this method, showed the ADRC can acquire good dynamic performance,good steady performance, and excellent robust performance.

Key words:  ship, straight-line tracking control, ADRC, nonlinear control;underactuated system

[1] 孟祥飞,张强,胡宴才,张燕,杨仁明. 欠驱动船舶自适应神经网络有限时间跟踪控制[J]. 山东大学学报 (工学版), 2022, 52(4): 214-226.
[2] 毛海杰,李炜,王可宏,冯小林. 基于自抗扰的多电机转速同步系统传感器故障切换容错策略[J]. 山东大学学报(工学版), 2017, 47(5): 64-70.
[3] 王常顺,肖海荣. 基于自抗扰控制的水面无人艇路径跟踪控制器[J]. 山东大学学报(工学版), 2016, 46(4): 54-59.
[4] 阮久宏, 李贻斌, 杨福广, 荣学文. 有人驾驶AWID-AWIS车辆动力学控制研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2010, 40(1): 10-14.
[5] 杨福广 李贻斌 阮久宏 荣学文 宋锐. 基于ADRC的低速位置伺服系统及其仿真[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(6): 48-52.
[6] 周风余,单金明,王伟,陈景帅,阮久宏. 基于ADRC的船舶航向控制器设计与仿真研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(1): 57-62.
[7] 阮久宏,李贻斌,荣学文,邱绪云 . 高速移动平台横向运动自抗扰控制研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 5-10 .
[8] 李贻斌,阮久宏,刘鲁源,宋 锐,荣学文 . 车辆纵向加速度自抗扰控制研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(4): 1-04 .
[9] 金鑫,江铭炎 . 基于非线性控制的异结构混沌同步控制[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(5): 78-82 .
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 陈华鑫, 陈拴发, 王秉纲. 基质沥青老化行为与老化机理[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(2): 125 -130 .
[2] 王伟,毛华永,李国祥,潘世艳,巩厅房,晋世强,郝胜兵 . 一种车用燃油加热器燃烧器的流场数值分析[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(3): 64 -68 .
[3] 孔宪明 鞠培军. 一类中立型不确定变时滞系统的稳定性新判据[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(5): 48 -51 .
[4] 赵治广,王登杰,田云飞 . 基于灰色理论的路基沉降研究[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(3): 86 -88 .
[5] 施来顺,万忠义,王鲁艳,薛玉涛 . 新型Gemini型阳离子沥青乳化剂的合成与性能测试[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(3): 122 -126 .
[6] 胡红春,吴耀华,廖莉 . 物流配送车辆线路的优化及其应用[J]. 山东大学学报(工学版), 2007, 37(4): 104 -107 .
[7] 龚毅光,龚异光,白俊杰,王宁生 . 基于SCA规范的DNC系统及其实现[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(1): 5 -8 .
[8] 周新虹,彭玉华,刘勇,曲怀敬 . 基于多尺度分析和SVM相关反馈的纹理图像检索[J]. 山东大学学报(工学版), 2008, 38(2): 45 -50 .
[9] 张志钢,张承慧,赵洪国,焉杰. 观测时滞连续系统的白噪声H2估计[J]. 山东大学学报(工学版), 2009, 39(3): 56 -61 .
[10] 黄劲潮. 基于快速区域建议网络的图像多目标分割算法[J]. 山东大学学报(工学版), 2018, 48(4): 20 -26 .