基于改进反步滑模控制算法的拖轮自主靠泊控制

作者：刘佳仑; 董智霖; 李诗杰^*; 游旭; 胡英俊

来源：中国舰船研究, 2023, 1-11.

DOI：10.19693/j.issn.1673-3185.03227

• 欠驱动拖轮
• 自主靠泊
• 目标跟踪控制
• 反步法
• 滑模控制

【目的】针对拖轮的自主靠泊控制问题，研究基于虚拟船领导的目标跟踪控制策略在拖轮自主靠泊中的应用。【方法】首先，将拖轮的自主靠泊过程转变为虚拟拖轮和实际拖轮的目标跟踪控制过程；然后，设计靠泊系统的运动学模型，考虑靠泊场景中的特殊环境干扰，使用反步法和滑模控制方法设计全回转尾推进拖轮的自主靠泊控制器，提供了三种不同的滑模面设计并使用李雅普诺夫函数进行稳定性验证；最后，采用仿真试验的方式通过靠泊轨迹、速度误差和距离误差来对控制的效果进行验证。【结果】仿真试验结果表明，设计的拖轮自主靠泊控制策略以及控制器在拖轮自主靠泊场景中具有较好的效果，面对系统的不确定干扰具有较好的表现。【结论】本文设计的控制策略以及靠泊控制器具有较好的适用性以及鲁棒性，以全新的角度实现了拖轮自主靠泊控制，为后续拖轮的靠泊控制研究提供了新的方向。

• 单位
  天津航海仪器研究所; 武汉理工大学