[发明专利]基于模糊自适应观测器的欠驱动水面艇轨迹跟踪控制系统

摘要

本发明公开了一种基于模糊自适应观测器的欠驱动水面艇轨迹跟踪控制系统。传感器模块采集水面艇的位置及航向信息y，输出给模糊自适应观测器；模糊自适应观测器接收控制器的输出，得到位置与艏向估计速度估计慢变扰动力估计和未知非线性项估计分别传送给轨迹跟踪误差生成器和控制器；导引系统解算得到船体坐标系下期望速度及加速度信息，分别传送给轨迹跟踪误差生成器和控制器；轨迹跟踪误差生成器得到轨迹跟踪各状态误差信息，传送给控制器；控制器计算出当前时刻的纵向推力和转艏力矩控制指令，传递给推力系统，推力系统执行控制指令。本发明能够仅有位置和艏向角可测且模型存在不确定性的情况下，能够实现快速跟踪。

主权项

基于模糊自适应观测器的欠驱动水面艇轨迹跟踪控制系统，其特征在于：包括传感器模块(6)、模糊自适应观测器(7)、导引系统(23)、轨迹跟踪误差生成器(24)、控制器(18)、推进系统(3)，导引系统(23)根据已知惯性坐标系下期望轨迹的位置信号，经过坐标变换解算得到船体坐标系下期望速度及加速度信息，分别传送给轨迹跟踪误差生成器(24)和控制器(18)；轨迹跟踪误差生成器(24)接收的模糊自适应观测器(7)输出的位置与艏向估计速度估计并与接收的期望速度及加速度信息对比得到轨迹跟踪各状态误差信息，传送给控制器(18)；控制器(18)还接收模糊自适应观测器(7)输出的位置与艏向估计速度估计慢变扰动力估计和未知非线性项估计并且控制器(18)根据接收的信息解算出纵向推力和转艏力矩控制指令，传递给模糊自适应观测器(7)和推进系统(3)，推进系统(3)执行控制指令；传感器模块(6)采集推进系统(3)执行控制指令后的水面艇的位置及航向信息y，输出给模糊自适应观测器(7)；模糊自适应观测器(7)根据接收的纵向推力和转艏力矩控制指令，结合传感器模块输出的位置和航向信息y，得到位置与艏向估计速度估计慢变扰动力估计和未知非线性项估计分别传送给轨迹跟踪误差生成器(24)和控制器(18)；所述的控制器(18)包括虚拟控制律模块(19)、轨迹跟踪滑膜控制模块(20)，虚拟控制律模块(19)接收期望速度及加速度信息和轨迹跟踪各状态误差信息，得到虚拟纵向跟踪速度和虚拟横向跟踪速度，传送给轨迹跟踪滑膜控制模块(20)；轨迹跟踪滑膜控制模块(20)根据接收到的虚拟纵向跟踪速度和虚拟横向跟踪速度、位置与艏向估计速度估计慢变扰动力估计和未知非线性项估计解算出纵向推力和转艏力矩控制指令，传送给推进系统。