【摘 要】
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针对存有模型不确定﹑外界环境干扰以及速度值不易获取的欠驱动船舶路径跟踪问题,提出一种结合速度观测的级联滑模自抗扰控制方案。首先设计路径滑模控制器,将路径跟踪转化为航向控制。并基于指数函数建立速度观测器,对船舶的横向速度和纵向速度进行估计。其次,设计滑模自抗扰控制器,对航向进行控制。并构造扩张状态观测器（Linear Extended State Observer,LESO）对航向中的模型不确定项和
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针对存有模型不确定﹑外界环境干扰以及速度值不易获取的欠驱动船舶路径跟踪问题,提出一种结合速度观测的级联滑模自抗扰控制方案。首先设计路径滑模控制器,将路径跟踪转化为航向控制。并基于指数函数建立速度观测器,对船舶的横向速度和纵向速度进行估计。其次,设计滑模自抗扰控制器,对航向进行控制。并构造扩张状态观测器（Linear Extended State Observer,LESO）对航向中的模型不确定项和外界干扰项进行估计。主要创新点在以下几个方面:（1）利用反正切函数的有界性限制路径反馈偏差范围,从而设计非线性滑模控制器,将路径跟踪转化为虚拟航向控制,简化了直接路径跟踪控制的复杂度。（2）根据指数函数构造了值域有界的非线性函数,进而设计出非线性速度观测器,以解决船舶横向速度和纵向速度状态不易直接获取的问题,并以此计算出风流干扰引起的漂角值。（3）构造LESO对转艏角速度进行估计,并对航向模型中包含模型不确定项和外界干扰项的总未知项进行逼近,提高了航向滑模自抗扰控制器的鲁棒性。最后仿真实验表明,在速度状态和外界风浪流干扰均未知的情况下,所设计的控制器仍然可以使船准确地跟踪上参考路径,这些结果验证了所提控制方法以及所建速度观测器的有效性。
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