一种基于FPC的动力定位船轨迹跟踪控制方法

专利主权项内容

1.一种基于FPC的动力定位船轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建动力定位船的轨迹跟踪误差η，并根据轨迹跟踪误差η建立跟踪误差模型：ee其中，R(ψ)为船体坐标系和北东坐标系之间的转换矩阵，M为惯性矩阵，C为科里奥利向心力矩阵，D为阻尼系数矩阵，T为推进器配置矩阵，u为船舶推进系统的期望输入向量，Δu为故障相关项，ω为外部干扰向量，/>和/>分别为η的一阶和二阶导数，/>和/>分别为的η一阶和二阶导数，η为动力定位船的期望轨迹，/>为η的一阶导数，η为动力定位船的实际轨迹；cedd步骤二：根据轨迹跟踪误差η设计滑模向量s：e其中，β为大于零的常数；步骤三：结合滑模向量s和跟踪误差模型构建轨迹跟踪模型：其中，为s的一阶导数，/>d＝(M)R(ψ)(TΔu+ω)，且存在大于0的常数d使得||d||≤d；*-1MM步骤四：在轨迹跟踪模型在符合柔性性能约束的条件下，采用误差转换函数将受限的滑模向量s转换为等价非受限的误差转换向量ε，所述柔性性能约束表示为 : E＜s＜E，lu根据下式将受限的滑模向量s转换为非受限的误差转换向量ε：其中，E和E分别为柔性性能函数下界和上界，且有：lu其中，ρ为性能函数，λ为控制参数，Λ为作用在柔性性能函数上界的饱和误差阻尼自调节信号、Λ为作用在柔性性能函数上界的饱和误差修正自调节信号，Λ为作用在柔性性能函数下界的饱和误差阻尼自调节信号，Λ为作用在柔性性能函数下界的饱和误差修正自调节信号；s1, u2, u1, l2, l步骤五：选取李雅普诺夫函数V并对其求一阶导数将误差转换向量ε代入/>中，获得控制条件：其中，Ω为关于滑模向量s的正定可逆对角矩阵，Ω和Ω分别为关于柔性性能函数上界和下界的负定可逆对角矩阵，Γ为正定对角矩阵，u船舶推进系统的实际输入向量，ξ为大于零的常数，为d的估计值，/>为/>的一阶导数；uldM步骤六：调整u的表达式使得控制条件大于零，获得动力定位船轨迹跟踪控制器：d
且有/>的更新率大于0，其中，为推进器配置矩阵T的伪逆矩阵，K＝diag[3, 3, 3]，Tanh()表示双曲正切函数；1步骤七：利用动力定位船轨迹跟踪控制器求得船舶推进系统的实际输入向量u，并用该u对船舶进行控制实现动力定位船的轨迹跟踪。dd