控制理论与应用

作者：宋健,张兰勇,刘胜

单位：哈尔滨工程大学智能科学与工程学院,哈尔滨工程大学智能科学与工程学院,哈尔滨工程大学智能科学与工程学院

关键词：船舶风帆三自由度控制系统;固定时间滑模控制;运动控制;输入饱和;预设性能;角度约束;双极限齐次 定理

基金：国家自然科学基金项目(62203133)资助.

针对船舶风帆三自由度控制系统的目标角度跟踪控制过程中存在的外部强风扰动、输入饱和、角度约束问题以及平稳快速跟踪需求,提出了一种考虑输入饱和的固定时间预设性能滑模控制方法(FTSMC-PP-IS).首先,基于双极限齐次性定理(BHP)构建固定时间收敛滑模面,在避免控制律奇异性情况下实现更快的固定时间收敛特性;其次,设计预设性能函数(PPF)以满足系统的三自由度角度约束,并优化跟踪超调量和跟踪误差;再次,设计了固定时间辅助系统来补偿执行器输入饱和偏差.通过分别构建滑模趋近律和等效控制律,保证系统的全局固定时间收敛. 值得注意的是,该方法在保证输入饱和下的快速固定时间跟踪的同时,获得了较好的动态特性和稳态特性;最后,通过Lyapunov稳定性理论证明了所提出方法的固定时间收敛特性.数值仿真和原理样机实验证明了所提出方法的可行性和有效性.

来源：2025年第10期

《控制理论与应用》期刊编辑部

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