基于非线性修饰和零阶保持器的船舶航向保持控制

作者：张显库^*; 洪皓辰

来源：中国舰船研究, 2023, 1-7.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03036

• 闭环增益成形算法
• 零阶保持器
• 非线性修饰
• 航向保持控制
• 航海实践

【目的】为了解决船舶在海上航行时控制器舵角输出大、打舵频率高、控制速度较慢以及控制精度较低的问题。【方法】利用三阶闭环增益成形算法设计出鲁棒控制器。为了解决如上的问题，在控制策略中加入了双曲正切非线性修饰以及零阶保持器。【结果】仿真实验结果表明，相比于基于非线性修饰的传统PID控制器，在一般海况下，本文提出的控制器在延迟时间，控制精度以及能量输出上分别改进了36%,14%与32%。在恶劣海况下，本文提出的控制器在这三个方面分别改进了27%,7%与16%。此外，本文的控制器在不同海况下进行的仿真实验都具有稳定的舵角输出并且可以较快地稳定在临界值附近，这证明本文的控制器具有较好的鲁棒性。【结论】在延迟时间，控制精度以及能量输出上都具有一定的提升证明了本文的控制器符合工程实践，对于智能船舶的控制具有较好的应用参考价值。

• 单位
  大连海事大学