[发明专利]基于扰动观测器的全局有限时间航迹跟踪控制方法

摘要

本发明公开了一种基于扰动观测器的全局有限时间航迹跟踪控制方法，具有如下步骤建立表示当前船舶运动特性的水面船舶运动方程和期望船舶航向模型，所述水面船舶运动方程中带有转置矩阵R(ψ)；经过坐标转换，将所述水面船舶运动方程和期望船舶航向模型转换成标准二阶非线性控制系统；分析得到二阶非线性控制系统中的误差系统；给出有限时间航迹控制律和对应的扰动观测器，完成航迹跟踪控制。

主权项

一种基于扰动观测器的全局有限时间航迹跟踪控制方法，其特征在于具有如下步骤：—建立表示当前船舶运动特性的水面船舶运动方程和期望船舶航向模型，所述水面船舶运动方程中带有转置矩阵R(ψ)；—经过坐标转换，将所述水面船舶运动方程和期望船舶航向模型转换成标准二阶非线性控制系统；—分析得到二阶非线性控制系统中的误差系统；—在外部扰动满足如下条件时：d(n)(t)=Σi=0n-1Hn-id(i)(t),i=0,1,...,n-1]]>其中，n为正整数，Hi＝diag(hi,1,hi,2,hi,3)，且hi,j(j＝1,2,3)为正实数；给出有限时间航迹控制律和对应的扰动观测器，完成航迹跟踪控制；所述的航迹控制率如下：τAR=-K1MR-1(ψ)sigβ1(ηe)-K2MR-1(ψ)sigβ2(ωe)-MR-1(ψ)Γe(·)-MR-1(ψ)d^]]>式中，H是扰动观测器设计参数，H＝diag(h1,h2,h3)，满足h1>0,h2>0,h3>0；和是由扰动观测器推导得到的扰动观测器状态量；所述扰动观测器如下：p^·0=p^1+H1p0+u+T0sigα0(p0-p^0)...p^·n-1=p^n+Hnp0-Hn-1u+Tn-1sigαn-1(p0-p^0)p^·n=-Hnu+Tnsigαn(p0-p^0)]]>式中：p0＝ωe,u＝RM‑1τ+Γe(·)其中，τ由航迹控制率式推导得到，Τi＝diag(Ti,1,Ti,2,Ti,3)(i＝0,1,…,n‑1)为扰动观测器设计参数，并且Ti,1>0,Ti,2>0,Ti,3>0。而αi＝1+(i+1)θ，αi>0，θ∈(‑1/(n+1),0)。