瞿 洋 徐海祥1, 余文曌1, 闻 青

(高性能船舶技术教育部重点实验室1) 武汉 430063) (武汉理工大学交通学院2) 武汉 430063)



基于ILOS的欠驱船舶循迹控制*

瞿 洋2)徐海祥1,2)余文曌1,2)闻 青2)

(高性能船舶技术教育部重点实验室1)武汉 430063) (武汉理工大学交通学院2)武汉 430063)

欠驱船舶循迹控制已成为国内外船舶运动控制的难点.为了消除缓变环境载荷对船舶位置所产生的横向偏离，在line-of-sight(LOS)引导系统中加入积分操作，提出了一种改进后的integral line-of-sight(ILOS)引导律；并通过Lyapunov稳定性分析保证了其稳定性.为了达到恒定航速和期望首向的控制目标，船舶纵向和首向分别采用PI控制器和自动首向控制器.数值仿真验证了所提出的ILOS引导律的有效性.

循迹控制；ILOS引导律；PI控制；自动首向控制

0 引 言

循迹控制是一个比较宽泛的概念，已在轮式机器人，水面船舶和飞行器上得到广泛应用[1-4].船舶循迹控制要求船舶沿某一条预定路径以恒定的航速前进，在工程船舶中应用较广.在船舶循迹控制中，LOS引导律往往会被用于产生当前船舶所需的首向角，见图1.由于船体受到风浪流等载荷的作用，运用传统LOS引导律的欠驱动船舶将会偏离预定的路径.该横向偏离通常被称作横向偏差，其大小与船舶执行机构配置、环境载荷大小和方向，以及路径的曲率大小有着直接关系[5].

图1 欠驱动船舶循迹控制原理图

欠驱船舶是指船舶执行机构的配置或者能力无法同时满足纵向、横向和首向的控制要求，通常只需要满足纵向和首……