基于反正切函数非线性反馈的船舶减纵摇控制

【目的】研究船舶在实现良好减纵摇控制效果的前提下进一步减小能量损耗，并在产生摄动时，能继续保持良好的鲁棒性能。【方法】以大连海事大学育鲲轮的纵摇运动数学模型为研究对象，建立多输入多输出（MIMO）不稳定控制系统，对其具有不稳定零极点的传递函数数学模型使用根轨迹成形技术，以及引用数学工具加权矩阵将其根轨迹拉到左半平面，以成形后的模型用一阶闭环增益成形算法设计鲁棒控制器，使用反正切函数驱动的非线性反馈代替原有的误差反馈得到最终控制律。【结果与结论】仿真结果表明，在船舶模型产生摄动时，非线性反馈控制改进船舶的升沉和纵摇，控制能量大幅减少、对模型干扰具有鲁棒性能。所设计控制器具有较好的减纵摇与节能效果。