朱丽燕 李铁山,2

0 引言

自动舵是智能船舶最重要的操控系统之一,在船舶的航行安全、能源成本和船员的劳动强度等方面起着重要的作用．智能船舶运动具有大时滞、大惯性、强非线性等特点,同时由于航行条件变化和环境干扰等问题使得船舶运动模型具有严重的不确定性．因此,自动舵算法设计,即智能船舶航向控制,成为船舶控制领域中的难点和热点问题[1-2]． 近年来,智能船舶航向控制研究取得了丰富的成果[3-5]． 现有大多数研究基于状态反馈方法,即控制设计所需的系统状态信息全部已知．船舶航行中,载况、航速和外扰等变化不仅会带来模型不确定性问题,同时还给传感器量测造成困难，再加上传感器本身存在测量噪声,将带来某些状态信息不可测问题,如自动舵系统仅能测量航向角信息,而很难得到回转角速度信息，这时应引入状态观测器来获得控制器设计时所需要的回转角速度信息[6]．此外,智能船舶的自动舵系统存在输入饱和现象,而且饱和非线性问题在控制器设计时是不可避免的,主要表现为舵角受限,这就意味着控制器设计时需要补偿输入饱和带来的信号不匹配问题．为减少频繁的无效操舵导致舵机过度磨损和能量耗费,应引入辅助系统解决舵角受限问题[7]．

智能船舶在特殊海域航行时,航向追踪任务对追踪精度具有一定要求,需要达到指定性能．建立误差转换系统,可以对系统输出航向与……