推进器饱和/故障下的无人艇固定时间指定性能容错控制

针对系统动态未知的无人艇(USV)在推进器故障与饱和约束下轨迹跟踪问题,本文提出一种基于固定时间扩张状态观测器的积分滑模容错控制方法.首先,构造固定时间扩张状态观测器,实现未知速度信息、集总未知非线性的准确估计.进而,通过引入一种新型设定时间性能函数,约束位姿跟踪误差,并利用误差转换函数将其转化为无约束误差动态系统.在此基础上,结合固定时间积分滑动模态与饱和补偿动态系统,设计固定时间控制策略,保证系统实际固定时间稳定且位姿跟踪误差严格位于指定范围内.最后,仿真验证所提出控制方法的有效性与优越性....

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Bibliographic Details
Published in控制理论与应用 Vol. 40; no. 7; pp. 1304 - 1314
Main Authors 王宁, 王仁慧, 刘永金
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 大连海事大学轮机工程学院,辽宁大连116026%大连海事大学船舶电气工程学院,辽宁大连116026 01.07.2023
Subjects
thruster saturations/faults
扩张状态观测器
unmanned surface vehicle
extended state observer
无人艇
积分滑动模态
tracking error constraints
推进器饱和/故障
跟踪误差约束
integral sliding-mode
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ISSN1000-8152
DOI10.7641/CTA.2023.20473

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Summary:针对系统动态未知的无人艇(USV)在推进器故障与饱和约束下轨迹跟踪问题,本文提出一种基于固定时间扩张状态观测器的积分滑模容错控制方法.首先,构造固定时间扩张状态观测器,实现未知速度信息、集总未知非线性的准确估计.进而,通过引入一种新型设定时间性能函数,约束位姿跟踪误差,并利用误差转换函数将其转化为无约束误差动态系统.在此基础上,结合固定时间积分滑动模态与饱和补偿动态系统,设计固定时间控制策略,保证系统实际固定时间稳定且位姿跟踪误差严格位于指定范围内.最后,仿真验证所提出控制方法的有效性与优越性.
ISSN:1000-8152
DOI:10.7641/CTA.2023.20473