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研究人员提出一种用于欠驱动水面舰艇的全局事件触发镇定控制器
2020/12/02 | 作者:中科院水下航行器信息技术重点实验室 王锐 | 【 【打印】【关闭】

  欠驱动水面舰艇如今已在多个领域应用广泛,可以开展水面侦查、巡逻、监控以及搜救等任务。欠驱动水面舰艇模型所具有的多变量、非线性以及欠驱动特性,导致常规的连续状态反馈方法无法使系统镇定,这给控制器设计增大了难度。

  现有的设计方法多基于连续时间模型,系统按固定采样间隔对信号采样并计算控制器幅值。由于系统带宽、能量等资源有限,使用较高的采样频率会增加系统的通信次数并提高执行器的操纵频率,造成资源的浪费;而如果采样频率太低,将会导致控制品质变差。

  为了节约系统资源,同时不降低控制器性能,中科院水下航行器信息技术重点实验室助理研究员王锐与其同事司昌龙、马慧、郝程鹏等人提出了一种切换门限事件触发镇定控制器(switching threshold event-triggered controller, SWT-ETC)。该方法在节约系统资源的同时实现了对欠驱动水面舰艇的精确镇定控制,还能减少设备间通信次数、降低执行机构操纵频率,减小系统负担。

  相关研究成果20201019日在线发表于国际学术期刊 Ocean Engineering2019年影响因子/JCR分区:3.068/Q1)。

  为了解决欠驱动水面舰艇模型的非线性、强耦合问题,澳门云盈网址登入:研究人员首先提出了一种内外环结构,便于完成控制系统的设计与分析(图1)。然后设计事件触发条件,使控制器仅在满足触发条件时对系统采样并更新控制信号,从而得到SWT-ETC,实现了闭环系统的全局渐近镇定。

  仿真对比验证表明,相比于传统的控制方法,研究人员提出的SWT-ETC具有更高的控制精度(图2)、更低的能量消耗(图3)以及更少的通信次数(图4)。

  

  图1 内外环控制器结构(图/中科院声学所)

    

  图 2 全局镇定控制器位置误差对比验证(图/中科院声学所)

  

  图 3 控制器能耗对比验证(图/中科院声学所)

  

  图 4 执行器更新次数对比验证(图/中科院声学所)

  本研究得到国家自然科学基金(No.61971412)资助。

  关键词:欠驱动水面舰艇;事件触发控制;内外环方法;全局渐近稳定;非完整约束

  参考文献:

  WANG Rui, SI Changlong, MA Hui, HAO Chengpeng. Global Event-triggered Inner-outer Loop Stabilization of Under-actuated Surface Vessels, Ocean Engineering (2020). DOI: 10.1016/j.oceaneng.2020.108228.

  论文链接:

  http://www.6h4.72sbvip.com/science/article/pii/S0029801820311501?via%3Dihub

 
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