欠驱动船舶直线航迹滑模控制的Backstepping方法

"欠驱动船舶直线航迹的滑模控制方法 (2011年) - 廖煌霄，万磊 - 哈尔滨工程大学水下智能机器人技术国防科技重点实验室" 本文主要探讨了欠驱动船舶直线航迹跟踪控制的问题，作者是廖煌霄和万磊，来自哈尔滨工程大学的水下智能机器人技术国防科技重点实验室。面对欠驱动船舶在直线航迹跟踪中的挑战，如模型建模误差和外部干扰力等非匹配不确定性因素，研究者采用了滑模控制理论与Backstepping法相结合的方法来设计控制策略。 滑模控制是一种有效的控制方法，尤其在应对系统不确定性、参数变化和外部干扰方面表现优越。在这种控制策略中，系统状态被引导到一个所谓的“滑动模态”，在这个模态上，系统对不确定性具有鲁棒性，能够实现稳定的性能。而Backstepping法则是一种递归设计的控制方法，它通过反向设计每个状态的控制器，以确保整个系统的稳定性。 在论文中，作者提出了一种反步自适应滑模控制律，结合了Backstepping法的思路和改进积分型的滑模控制方法。这种控制律通过自适应技术动态调整控制参数，以补偿模型不确定性并抵消外界干扰。他们证明了所设计的控制律能够确保航迹跟踪系统的全局渐进稳定性，即随着时间推移，系统状态将逐渐收敛到预定的航迹。 为了验证控制律的有效性，作者进行了仿真对比实验。通过对比不同控制策略下的系统表现，结果显示提出的控制器能有效地使欠驱动船舶在有建模误差和干扰的情况下，实现对直线航迹的良好跟踪。 关键词包括：欠驱动船舶、直线航迹控制、滑模控制以及Backstepping法。文章的分类号涉及工程技术（TP273）和船舶工程（U664），文献标志码为A，表明这是一篇学术研究论文。 这篇论文为欠驱动船舶的直线航迹跟踪控制提供了一个创新且实用的解决方案，通过滑模控制和Backstepping法的融合，提高了系统在实际环境中的稳定性和鲁棒性。