上海交通大学学报

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船舶纵向运动多输入多输出不稳定系统的非线性反馈控制(网络首发)

  

  1. 大连海事大学航海学院
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(51679024); 大连市重点领域创新团队支持计划(2020RT08); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(3132021139)

摘要: 为了提高多输入多输出(MIMO)不稳定系统控制器的鲁棒性与节能效果,以大连海事大学教学实习船育鲲轮在波浪上纵摇和升沉运动的数学模型为研究对象,将数学模型的分子分母具有不稳定零极点过程使用根轨迹成形技术以及引用数学工具加权矩阵将其根轨迹拉到左半平面.之后运用闭环增益成形算法设计控制器的思路,以成形后的模型用一阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器,再引入双极性S函数驱动的非线性反馈代替原有的误差线性反馈.从仿真结果可以看出,在模型产生摄动时,非线性反馈控制改进了升沉和纵摇,控制能量大幅减少,对模型干扰具有鲁棒性能.该方案求解过程简单,并且整个系统控制器与被控对象物理意义明确,设计所得的控制器阶次较低,且补充完善了MIMO不稳定系统的控制器设计方法.

中图分类号: