具有量化控制系统的船舶航向保持控制方法

作     者：郁榴华 林艳 潘慧君 王旭 

作者机构：上海船舶工艺研究所 

出 版 物：《中国舰船研究》 (Chinese Journal of Ship Research)

年 卷 期：2025年

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

主　　题：船舶 航向控制系统 智能控制 航向保持控制 自适应状态观测器 输入量化 输出量化 

摘      要：[目的]为进一步研究船舶航向保持控制系统中状态信号的量化过程，设计一个含自适应滑模增益的新控制器，并提出一种基于高增益自适应观测器的船舶航向保持的反馈控制方法。[方法]通过构造二阶非线性的运动解析模型描述系统信号的输入输出量化过程，在高增益观测器和对数量化器的基础上设计一个含量化自适应滑模控制器。同时，结合扇形约束方法来消除量化误差对系统的影响，采用对数量化器分别对所设计的控制系统的状态变量和输入变量进行量化，并将量化后的状态反馈信息应用到船舶航向保持控制器的设计中。最后，基于Matlab Simulink仿真分析和Lyapunov稳定性理论，验证所设计的控制器的航向跟踪性能和闭环控制系统的稳定性。[结果]结果表明，设计的观测器对船舶航向及艏摇角速度等相关参数的评估具有有效性，航向保持控制误差无限逼近于零，观测误差也收敛至原点附近，且具有良好的航向跟踪性及闭环控制系统的稳定性。[结论]研究结果可为船舶航向保持控制提供有益的应用参考。