带有状态/输入量化的无人船自适应模糊跟踪控制

• Published in: 华南理工大学学报（自然科学版） Vol. 52; no. 5; pp. 52 - 61
• Main Authors: 宁君, 马一帆, 李伟, 李铁山, 陈俊龙, 岳兴旺
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 大连海事大学 航海学院,辽宁 大连 116026%电子科技大学 自动化工程学院,四川 成都 611730%华南理工大学 计算机科学与工程学院,广东 广州 510006 01.05.2024
• Subjects: trajectory tracking control; 航迹跟踪; unmanned surface vehicle; quantization error; fuzzy adaptive control; 无人船; 模糊自适应控制; 量化误差; state and input quantization; 状态量化及输入量化
• ISSN: 1000-565X
• DOI: 10.12141/j.issn.1000-565X.230215

TP273; 针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题,设计了一种带有状态量化和输入量化的自适应反馈跟踪控制方案.在保证有效跟踪的同时,减少执行器执行频次,降低控制幅度.首先,在不考虑量化情况下基于自适应反步法设计了系统跟踪控制律,并结合动态面技术有效降低了虚拟控制律的计算量膨胀问题.对于控制系统中存在的不确定项,利用模糊逻辑系统进行逼近.其次,采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和输入变量进行量化,且量化后的状态反馈信息被用于无人船航迹跟踪控制器的设计.根据所得到的量化信息,给出了同时考虑状态量化和输入量化的无人船航迹跟踪控制律.在稳定性分析中,通过Lyapunov稳定性理论证明了在不考虑量化的情况下闭环控制系统的稳定性,并根据递归的方法证明了闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性.基于给定的引理,最终证明了在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,所设计的带有状态量化和输入量化的模糊自适应反馈跟踪控制系统的稳定性.最后,通过两组仿真实验验证了所提方案的实用性.即在同时考虑状态量化和输入量化的情况下,无人船仍能保持对理想轨迹良好的跟踪性能,并有效减轻了执行器的执行频次,更符合航海工程实践.