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申请/专利权人：常州工学院

摘要：本发明涉及欠驱动船的控制技术领域，尤其涉及一种欠驱动无人船的次固定时间反步控制方法，包括以下操作步骤：S1：建立平面坐标系下的欠驱动无人船的数学模型；S2：设计次固定时间稳定概念下的虚拟控制律；S3：设计次固定时间稳定概念下的无人船控制器。本发明，针对欠驱动无人船所提出的次固定时间控制方法，对无人船的初始状态具有一定的鲁棒性，即能给出一个与初始状态无关的收敛时间上界表达式，该表达式建立了控制精度、系统参数与收敛时间上界的关系，此外所提出的控制方法能提高无人船在远近平衡点位置的收敛速度。

主权项：1.一种欠驱动无人船的次固定时间反步控制方法，其特征在于，包括以下操作步骤：S1：建立平面坐标系下的欠驱动无人船的数学模型；S2：设计次固定时间稳定概念下的虚拟控制律；S3：设计次固定时间稳定概念下的无人船控制器；所述S1中的欠驱动无人船的数学模型为如下形式： 其中，[x,y]T∈R2表示无人船在地心惯性坐标系中的位置坐标，u表示船在纵荡方向的线速度，v表示船在横荡方向的线速度，表示船的纵荡速度与x轴正方向的夹角，即艏摇角，r表示艏摇角的角速度，m1、m2和m3表示包括质量效应在内的惯性，d1、d2和d3分别表示与纵荡、横荡及偏航角相关的流体动力阻尼，τu和τr分别表示船舶的推进力与偏航力矩；所述S2中的次固定时间稳定概念下的虚拟控制律的具体数学形式如下： 其中，指数参数g需满足g＞2，k1、k2和k3表示增益参数且满足ki＞0，i＝1,2,3;ud、vd和ξd表示系统要实现稳定所对应的u、v和ξ的期望值，也叫虚拟控制律；所述S3中的反步控制器的具体形式以及次固定时间稳定概念如下： 其中，增益参数k4、k5、l1和l2需满足k4＞0、k5＞0、l1＞0和l2＞0，指数参数p1和p2需满足p1∈0,1和p2∈0,1，则该控制器能实现该欠驱动无人船系统为次固定时间稳定,该稳定概念具备两层含义，首先其表明状态变量x、y、u和v能渐近地向0收敛，其次其表明状态变量x、y、u和v能在一个与状态初值无关的时间上界内收敛到0点附近的领域内,该第二层含义的具体数学描述为：选择一个Lyapunov候选函数Vt具有如下形式： 再选择一个任意小的表示期望精度的常数ε，则不管状态变量的初始位置离平衡点有多远，状态变量都能在固定时间Tmax内收敛到Vt≤ε范围内，且定义VTε＝ε中的Tε表示收敛时间，则Tε与Tmax关系以及Tmax的表达式如下： 其中，所述控制器中函数和的具体数学表达式以及误差变量eu、ev和eξ的具体定义如下：

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百度查询： 常州工学院 一种欠驱动无人船的次固定时间反步控制方法