迭代滑模增量反馈及在船舶航向控制中的应用

针对一类不确定非线性受扰动系统，提出一种基于非线性迭代滑模变结构的增量反馈控制算法．通过对系统输出迭代设计非线性滑动模态，并利用增量反馈控制，无需对不确定项的估计，在系统输入增益符号已知的条件下可自动寻找使系统稳定的控制量，避免了变结构控制的抖振以及输出反馈控制的稳态误差与超调问题，强化了变结构控制的不变性特点．对不同船型及舵机模型的船舶航向控制进行了仿真，结果表明，系统阶跃响应超调得到有效抑制，定常干扰下的静态误差得到消除，且控制器对模型摄动及干扰变化不敏感、设计参数易于调节．     

基于二阶滑模算法的船舶航向控制

针对非线性、易受外界扰动的欠驱动船舶航向控制系统,基于滑模控制算法的理念,直接对二阶航向控制系统中的控制输入进行设计,提出一种二阶滑模控制算法,通过设计合理的李雅普诺夫函数及利用其稳定性理论对系统的稳定性进行了分析,并利用"育龙"轮运动数学模型进行计算机模拟仿真,验证了该控制算法的合理性及有效性。该算法避免了计算中的维数膨胀问题,无需对不确定的外界摄动进行定性估计,可以保证闭环控制系统的渐近收敛及稳定。仿真结果表明,根据该控制算法所设计的控制器,能够有效解决非线性航向控制系统中存在的抖振、超调以及不能在有限时间内快速收敛的问题,而且对外界干扰以及系统摄动不敏感、具有强鲁棒性,具有很好的实践应用价值。     

带状态观测器的船舶路径跟踪预测滑模控制

为解决具有速度不易测量、模型不确定与外界干扰的欠驱动船舶路径跟踪问题,提出一种结合线性扩张状态观测器(LESO)的滑模控制算法.首先对船舶路径进行预测,据此预测值和参考路径值计算路径未来误差,并基于Backstepping算法设计参考艏向角.其次,采用双曲正切函数设计滑模控制器,对艏向进行控制.引入LESO对外界干扰和不确定参数进行逼近,以提高控制器的鲁棒性.并利用非线性观测器和LESO对船舶纵向速度、横向速度以及转艏角速度进行估计,避免速度不易测量问题.最终的仿真结果验证了所设计控制器的有效性.     

混沌-克隆进化算法

将混沌优化机制和免疫克隆进化算法有机结合, 用混沌浮点数编码代替克隆选择算法的二进制编 码, 利用混沌随机序列产生初始种群, 保证初始种群的多样性。对高亲和度抗体采用混沌扰动策略, 对抗体根据其 亲和度大小加以不同的混沌扰动;混沌扰动系数随进化代数而变化, 进化前期加速搜索, 进化后期加速收敛。对低 亲和度抗体采用混沌再生策略, 保持种群多样性。对5 个复杂函数的优化试验结果表明, 该算法优于混沌优化算法 和克隆选择算法。