邢道奇 张良欣

（海军工程大学 后勤指挥与工程系 天津 300450）

0 引 言

由于对船舶控制要求的不断提高，船舶航向控制已经不能满足实际需要，从而促使航迹跟踪控制研究成为船舶控制的研究热点。

根据期望航迹是否为时间的函数，船舶航迹跟踪可分为路径跟踪 （path tracking）和轨迹跟踪（trajectory tracking）。路径跟踪不需考虑时间的静态几何位置跟踪，而轨迹跟踪则要求实时跟踪时变的期望轨迹，其跟踪控制的实现比路径跟踪困难得多［1］。同时，由于船舶运动具有惯性大、非线性、模型参数不确定以及存在扰动等特点，因此船舶航迹控制成为了一个非线性问题，若采用线性的船舶模型，则会对航迹跟踪控制性能产生影响，难以满足控制要求。故本文采用非线性船舶模型进行船舶轨迹跟踪控制器设计。

滑模控制器因其具有对系统参数摄动和外界干扰的强鲁棒性，以及控制计算量小、实时性强、快速性好等特点，在解决船舶非线性控制问题上，得到了广泛地运用［2，3］。 本文将滑模控制方法［4］引入到船舶轨迹跟踪控制中，采用指数趋近律进行滑模控制器设计，对动态直线轨迹和环形轨迹的跟踪控制进行了仿真试验，以验证所设计的滑模控制器的有效性。仿真结果表明：滑模控制器的轨迹跟踪控制性能良好，能精确跟踪船舶航迹。

1 船舶非线性数学模型［5］

虽然船舶在海洋中实际运动时通常具有6个自由度，但是，对大多数船舶运动及其控制问题而言，仅考虑3个自由度的平面运动是可行的。……