基于自适应模糊估计器的滤波反步船舶运动控制系统

摘要

本发明提供的是一种基于自适应模糊估计器的滤波反步船舶运动控制系统。包括控制系统(2)、导引系统(4)、微分同胚变换器(6)、数据处理系统(7)和传感器系统(12)，导引系统(4)得到船舶在各个时刻的期望位置、期望艏向及期望速度，传感器系统(12)包含位姿传感器(11)和速度传感器(10)，数据处理系统(7)包括数据融合系统(9)及滤波系统(8)，控制系统(2)包括滤波反步控制器(3)和自适应模糊估计器(5)，自适应模糊估计器(5)同时接收导引系统(4)和微分同胚变换器(6)的数据，滤波反步控制器(3)同时接收导引系统(4)提供的期望信息及其导数、微分同胚变换器(6)提供的新的状态变量信息，以及自适应模糊估计器(5)提供的对未知非线性函数的估计输出。

主权项

一种基于自适应模糊估计器的滤波反步船舶运动控制系统，包括控制系统(2)、导引系统(4)、微分同胚变换器(6)、数据处理系统(7)和传感器系统(12)；其特征是：导引系统(4)根据输入的期望值与船舶的初始位置，生成一条光滑的路径，根据该路径得到船舶在各个时刻的期望位置、期望艏向及期望速度；所述传感器系统(12)包含位姿传感器(11)和速度传感器(10)，位姿传感器(11)采集的船舶实际位置和艏向角与速度传感器(10)采集到的船舶运动速度信息一同传递给数据处理系统(7)；经数据处理系统(7)中的数据融合系统(9)及滤波系统(8)的处理得到船舶的低频位姿信息和速度信息传递给微分同胚变换器(6)，经状态变换后得到新的状态变量；新的状态变量传递给控制系统(2)的滤波反步控制器(3)和自适应模糊估计器(5)，自适应模糊估计器(5)同时接收导引系统(4)和微分同胚变换器(6)的数据，对控制器所需的未知非线性函数进行估计，也包含了对低频干扰的估计；滤波反步控制器(3)同时接收导引系统(4)提供的期望位置及期望艏向和期望速度、微分同胚变换器(6)提供的新的状态变量信息，以及自适应模糊估计器(5)提供的对未知非线性函数的估计输出，经解算得到相应的控制指令信息，调整船舶的纵向推力、横向推力及转首力矩，实现对船舶的准确控制。