基于事件触发的船舶编队有限时间控制.pdfVIP

基于事件触发的船舶编队有限时间控制

摘要：为改善船舶编队的时效性，针对船舶编队在海上作业时存在频繁的不必要的通信消耗问题，

提出一种基于事件触发机制的有限时间控制策略。设计一个编队扩张状态观测器观测船舶动态信息并补

偿船舶模型中的不确定性及外界干扰；针对自身的船舶编队系统定义一个由广义误差变量组成的固定阈

值触发函数，将事件触发函数与非线性终端滑模控制器相结合，大大降低了编队控制律的更新频率；利

用Lyapunov有限时间理论验证整个编队系统的有限时间稳定性，并证明控制器不存在Zeno行为。仿真

结果显示，设计的编队控制器能在5s左右达到预期队形。与连续时间编队控制器相比，设计的编队控

制器在保证编队队形的基础上大大降低了触发次数，从而节约了编队系统的通信资源。

关键词：船舶编队；事件触发机制；有限时间控制；扩张状态观测器；固定阈值

FiniteTimeControlofShipFormationBasedonEventTrigger

Abstract:Inordertoimprovethetimelinessofshipformationandtosolvetheproblemsoffrequent

unnecessarycommunicationconsumption,afinitetimecontrolstrategybasedontheeventtriggeringmechanism

isproposed.Aformationextendedstateobserverisdesignedtoobservetheshipsdynamicinformationand

compensatefortheuncertaintiesandexternaldisturbancesintheshipmodel.Afixedthresholdtriggering

functioncomposedofgeneralizederrorvariablesisdefinedfortheshipformationsystem,andtheupdating

frequencyoftheformationcontrollawisgreatlyreducedbycombiningtheeventtriggeringfunctionwiththe

nonlinearterminalslidingmodecontroller.Thefinitetimestabilityoftheentireformationsystemisverifiedby

Lyapunovfinite-timetheoryandZenobehaviorisnotfoundinthecontroller.Thesimulationresultsshowthat

thedesignedformationcontrollercanreachtheexpectedformationinabout5s.Comparedwiththe

continuous-timeformationcontroller,thedesignedformationcontrollergreatlyreducethetriggertimesonthe

basisofensuringtheformation,thusthecommunicationresourcesoftheformationsystemaresaved.

Keywords:shipformation;eventtriggeringmechanism;finitetimecontrol;extendedstateobserver;fixedthreshold

0引言点。不过，由于海洋气候未知多变，船舶在执行石油

由于船舶在水面航行时存在外界风、流、浪的干和天然气探测、海上救援、军事探测、远洋在航补给