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申请/专利权人：河南科技大学

摘要：本发明公开了一种具有时变全状态约束的无人艇轨迹跟踪控制器设计方法，涉及无人艇控制技术领域，包括：设计考虑了一阶滤波器的跟踪误差；基于反推法设计使三自由度水面无人艇的第一级子系统趋于固定时间稳定的虚拟控制函数自适应律θ1i和误差补偿信号η1；为固定时间时变全状态约束轨迹跟踪控制器σit构建动态事件触发控制机制，基于反推法设计使三自由度水面无人艇的第二级子系统趋于固定时间稳定的固定时间时变全状态约束轨迹跟踪控制器σit，自适应律θ2i和误差补偿信号η2；证明系统整体式稳定的。本发明所设计的控制器能保证三自由度水面无人艇的所有信号都是固定时间有界，而且水面无人艇在不违反约束边界的同时，可以精准地跟踪参考轨迹。

主权项：1.一种具有时变全状态约束的无人艇轨迹跟踪控制器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立含有外部未知扰动的三自由度水面无人艇动力学模型，根据三自由度水面无人艇动力学模型得到三自由度水面无人艇的状态空间方程；S2、对三自由度水面无人艇动力学模型进行简化，其中系统状态变量满足预设的时变约束条件，根据三自由度水面无人艇的状态空间方程和简化后的三自由度水面无人艇动力学模型，通过坐标变换得到跟踪误差，该跟踪误差考虑了一阶滤波器的输出；S3、基于步骤2中采用的坐标变换，针对三自由度水面无人艇的第一级子系统构造李雅普诺夫函数V1，并求出李雅普诺夫函数V1的一阶时间导数，然后基于反推法设计使三自由度水面无人艇的第一级子系统趋于固定时间稳定的虚拟控制函数自适应律θ1i和误差补偿信号η1；S4、根据三自由度水面无人艇动力学模型，针对三自由度水面无人艇的第二级子系统构造李雅普诺夫函数V2，并求出李雅普诺夫函数V2的一阶时间导数，为固定时间时变全状态约束轨迹跟踪控制器σit构建动态事件触发控制机制，然后基于反推法设计使三自由度水面无人艇的第二级子系统趋于固定时间稳定的固定时间时变全状态约束轨迹跟踪控制器σit，自适应律θ2i和误差补偿信号η2；S5、将李雅普诺夫函数V1和李雅普诺夫函数V2合并构造三自由度水面无人艇系统构造整体的李雅普诺夫函数V，并求出李雅普诺夫函数V的一阶时间导数，证明控制系统的稳定性，即所设计的虚拟控制函数误差补偿信号η1、自适应律固定时间时变全状态约束轨迹跟踪控制器σit、误差补偿信号η2和自适应律能保证三自由度水面无人艇闭环系统的所有信号是固定时间有界的。

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