鲁棒保吸引子舵减摇控制器设计与验证

本文主要探讨了"保吸引子的鲁棒舵减横摇"这一主题，针对航海工程中的实际问题，即单舵或联动双舵结构设计下的舵减摇控制，提出了一个关键的控制策略。传统的舵控设计往往难以应对海洋环境中持续存在的海浪扰动，而作者创新性地引入了保吸引子扰动抑制控制的概念。这种方法旨在构建一个对海浪扰动具有鲁棒性的控制器，确保船舶在面对不确定性因素时仍能稳定行驶。 文章首先结合反步设计方法，这是一种通过逆向推导控制律来设计控制器的技术，以实现对系统状态的有效控制。作者利用Barbalat引理和Lyapunov稳定性理论，这是一种用于证明系统稳定性的数学工具，通过求解代数Riccati方程，得到了一个自适应鲁棒控制器的设计。这种控制器能够动态调整以适应不断变化的环境条件，确保船舶保持在预设的安全区域内。 接着，作者提出了将受控系统状态约束在有界吸引子内的策略，通过线性矩阵不等式给出了确定吸引子边界的方法，以此来优化扰动抑制控制效果。吸引子的大小反映了系统稳定性的范围，减小吸引子意味着更有效的控制性能。 作者以渔政船1500HP在小风浪中的弱混沌横摇现象作为实例，展示了设计的扰动抑制控制器在实际应用中的有效性。通过数值仿真，研究者验证了保吸引子控制方法能够使船舶横摇状态迅速收敛，并保持在设定的吸引子范围内，从而有效地抑制了横摇现象。 论文的关键词包括反步法、吸引子、混沌系统、自适应控制、鲁棒控制以及横摇，这些词汇准确概括了文章的核心内容和技术路线。这项工作不仅提升了舵控设计的鲁棒性和有效性，也为解决复杂海况下的船舶横摇问题提供了一种新颖且实用的解决方案。