船舶航向離散非線性系統自適應神經網絡控制

王欣，劉正江，李鐵山，蔡垚

(大連海事大學航海學院，遼寧大連116026)

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船舶航向離散非線性系統自適應神經網絡控制

王欣，劉正江，李鐵山，蔡垚

(大連海事大學航海學院，遼寧大連116026)

摘要:針對考慮舵機特性的船舶航向離散非線性控制系統，提出了一種基于神經網絡的自適應控制設計方法。為了消除離散系統后推設計中存在“因果矛盾”的問題，原船舶航向離散系統通過變換得到等價的能夠預測變量的前向預測系統。通過使用單一神經網絡逼近系統的所有未知部分，該控制設計方法可以有效地減輕控制系統存在的“計算量膨脹”問題，并具有控制器結構簡單，控制參數少，易于工程實現等優點。同時，穩定性分析證明閉環系統的所有信號一致最終有界，并能使得航向跟蹤誤差任意小。最后，運用“育鯤”輪進行仿真研究以證明所提方法的有效性。

關鍵詞:船舶航向控制;離散非線性系統;徑向基神經網絡;單一神經網絡控制;自適應控制;后推控制

由于船舶運動具有大慣性、時滯、非線性等特點，因此船舶航向控制是一個復雜的非線性不確定性系統的控制問題。伴隨著控制理論的日趨發展，近年來，各種控制技術不斷的應用于船舶航向控制領域［1－7］。同時，由于船舶舵機無法實現階躍操舵，故還應考慮舵機伺服系統特性［8］。

但現階段上述控制技術都只限于連續時間系統，而離散系統可以比連續系統更為真實描述控制系統的實際問題。但由于存在因果關系沖突等問題，許多先進的控制技術不能直接應用了離散控制系統，至今鮮有文獻針對航向離散非線性控制系統開展研究［9－10］。……