基于模糊规则的鲁棒预测舵减摇控制

作者：秦毅峰; 刘志全^*

来源：中国舰船研究, 2023, 18(04): 206-214.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.02822

• 欠驱动船舶
• 舵减摇
• 有限时间状态观测器
• 鲁棒预测控制
• 模糊规则

[目的]针对模型预测控制（MPC）中因权重值固定所导致的欠驱动船舶在舵减摇时对转向的响应较慢的问题，提出一种基于有限时间扩张状态观测器（FTESO）、模糊控制规则和鲁棒预测控制的舵减摇控制器设计方法。[方法]首先，建立固定航速欠驱动船舶线性模型用于控制器设计，FTESO用于观测船舶运动状态和外部扰动；然后，通过对船舶在航向保持和变航向的情况进行分析，设计这2种情况下的目标函数权重，并建立状态观测值与目标函数权重之间的模糊规则，随后采用鲁棒预测控制解决带约束的多目标协同控制问题；最后，以一艘多用途舰艇为例进行数值仿真分析。[结果]结果显示，在航向改变情况下，对比扰动补偿模型预测控制和扰动观测器强化模型预测控制，发现减摇效果分别提升了5.74%和0.898 3%，对于30°的转向的响应时间分别减少了1.8和7.3 s，证明了所设计控制方法的闭环稳定性。[结论]研究表明，所提方法在欠驱动船舶减摇方面是有效的。

• 单位
  上海海事大学