欠驱动水面艇的运动约束分析及预测控制方法

项目名称： 欠驱动水面艇的运动约束分析及预测控制方法

项目编号： No.50909026

项目类型： 青年科学基金项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 刘志林

作者单位： 哈尔滨工程大学

项目金额： 20万元

中文摘要： 现有的水面滑行艇推进装置为喷水推进器，传统控制方法是通过喷水转角来实现对水面艇航向的控制，继而通过控制航向来实现艇体位置的间接控制。若要实现航向、位置的直接控制，需要依靠调节喷水角度和喷水推力这2个控制输入来同时控制水面艇水平面3个自由度的运动，此时的水面艇控制系统则属于典型的欠驱动系统。为保证水面滑行艇运动的安全性，水面滑行艇运动过程中必须满足诸如喷水角度和回转半径限制等许多约束条件，设计水面滑行艇运动控制器必须充分考虑这些约束的影响，否则会损害水面滑行艇的运用性能，甚至导致艇体倾覆等严重后果。带有约束的欠驱动系统是本质非线性系统，不存在光滑时不变反馈控制律，针对这类系统缺乏有效的控制手段。预测控制是一种能够有效处理约束的优化控制方法，本研究旨在深入分析水面滑行艇的欠驱动特性，建立保证水面艇安全运行的约束条件，基于预测控制方法，解决满足安全运行约束条件的欠驱动水面艇的镇定和轨迹跟踪问题。

中文关键词： 欠驱动水面船舶；镇定控制；时变反馈；级联反步；预测控制

英文摘要：

英文关键词： underactuated surface vessel；stabilization control；time-varying feedback；cascaded backstepping；model predictive control