杨 迪，郭 晨，刘伟军

(1. 沈阳工业大学 a. 化工过程自动化学院，b. 机械工程学院，沈阳 110870； 2. 大连海事大学 船舶电气工程学院，辽宁 大连 116026)

随着海上船舶朝着高速化、自动化方向的发展，船舶的自动舵控制系统受到研究人员的广泛关注.自动舵是船舶的操纵控制装置，可以根据航向偏差计算船舶所需的舵角，实现航向保持或者跟踪控制.1911年Sperry采用陀螺罗经测量船舶的实际航向，通过反馈控制设计出第一台自动舵控制装置.随后，Nicholas Minorsky将PID控制算法应用到船舶航向控制系统[1].Banazadeh等[2]采用频域辨识技术识别巡逻船的模型参数，设计了一种PID船舶航向控制器.以上船舶航向控制器的设计均采用线性Nomoto模型，而实际在海上行驶的船舶具有非线性、大惯性等特点，线性Nomoto模型可以描述船舶在直线行驶情况下的运动特性，但是当船舶处于转向状态时，则需要采用非线性操纵模型来描述船舶的运动.针对船舶的非线性操纵特性，Perera等[3]利用输入输出线性化技术，将船舶运动系统分为线性动态和内部动态，基于Lyapunov和Hurwitz分析方法设计船舶航向控制器.Wang等[4]采用不连续控制策略实现了船舶航向控制系统有限时间稳定，提出了一种全局有限时间控制律，该控制律对于船舶航向控制问题具有较快的收敛能力.Perera和Wang等[3-4]均未考虑船舶模型中的不确定特性，船舶运动受到本身的负载、航速以及外界时变的环境影响，这些影响会导致船舶操纵模型中存在不确定项.随着控制理论的……