基于输入饱和的欠驱动水面舰艇预定义时间跟踪控制

作者：黄秀颖; 刘海涛^*; 田雪虹

来源：中国舰船研究, 2023, 1-15.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03169

• 欠驱动水面舰艇
• 预定义时间性能函数
• 障碍Lyapunov函数
• 自组织神经网络
• 输入饱和
• 预定义时间控制

【目的】为了解决欠驱动水面舰艇(USV, underactuated surface vessels)在模型不确定性、强耦合特性和控制器输入饱和情况下的轨迹跟踪问题，提出了基于输入饱和的欠驱动水面舰艇预定义时间跟踪控制方法。【方法】由于USV模型具有非零对角项和强耦合特性，首先引入了坐标变换，将系统模型转变为斜对角形式。为了获得预定的跟踪性能，将预定义时间性能函数与障碍Lyapunov函数(BLF)结合，保证了瞬态和稳态的跟踪性能。利用自组织神经网络(self-structuring neural networks, SSNN)逼近未知外部环境扰动和复杂的连续未知非线性项以及输入饱和产生的影响，以保证控制系统的跟踪精度，并且SSNN的神经元数目可以在线调整优化，从而减少了控制系统的计算负担。【结果】基于Lyapunov稳定性理论，证明了闭环系统在预定义时间内是有界稳定的，跟踪误差始终保持在约束范围内。【结论】仿真结果表明所提出的控制策略是有效的，表现出良好的跟踪性能。

• 出版日期2023
• 单位广东海洋大学深圳研究院; 广东海洋大学