基于模型预测静态规划的高速多体船减纵摇控制

为解决在海浪扰动下高速多体船的垂向稳定性变差问题,提出一种基于模型预测静态规划的减纵摇控制方法。考虑高速多体船模型不确定性、海浪噪声不符合高斯白噪声分布特点,根据噪声信息和误差信息设计平滑变结构滤波器,在线估计多体船的升沉速度、纵摇角速度,并将其引入到减摇控制中。在此基础上,基于模型预测静态规划提出多体船的减摇控制,采用终端偏差修正的求解方式,迭代更新控制输入,降低计算复杂度。最后,仿真实验表明了所提方法能有效抑制过大的升沉和纵摇运动幅度,以及减摇控制计算负荷小的优越性。

一种高速多体船的纵向减摇预测控制方法

针对高速多体船在航行中纵摇和升沉运动幅度过大,以及减摇附体有严格的输入约束问题,提出一种有限时间观测器和单步预测控制相结合的纵向减摇方法.首先,建立由T型水翼和压浪板作为减摇附体的高速多体船控制模型,分析升沉运动和纵摇运动的耦合性,将控制模型分解为降维的单入单出模型和耦合量2项.其次,设计有限时间扩张观测器在线快速估计纵摇和升沉运动的时变耦合项,实时前馈补偿.在此基础上,针对补偿后的纵摇及升沉的运动模型,提出局部单步预测控制以提高系统的减摇性能,保证减摇附体满足约束.最后,将反馈预测控制量和补偿耦合量进行综合,通过减摇附体制分配矩阵得到T型水翼和压浪板的攻角.通过仿真验证该算法的有效性,结果表明升沉减少40%~50%,纵摇减少50%~65%.