基于零空间的船舶自主靠泊自抗扰控制分配

目的]针对船舶自主靠泊过程中遇到的环境载荷、岸壁效应、模型不确定以及控制分配误差等多源干扰的影响，提出一种基于零空间的自抗扰控制（ADRC）分配方法。方法]首先，建立船舶靠泊运动数学模型、多源干扰模型和控制分配模型，并据此设计神经网络扩张状态观测器（NNESO）实时估计船舶运动及其所受到的多源干扰；然后，引入零空间技术设计控制分配算法，并基于该方法实现先泊位外镇定再平行靠泊方案；最后，证明船舶自主靠泊系统在所提方法下所有误差信号一致最终有界，保证船舶自主靠泊过程的安全性。结果]仿真对比结果表明，所提方法在轨迹跟踪效果与二次规划（QP）法近似的情况下，求解所需时间为其1.3%，艏向最大分配误差为伪逆法（PI）的36.51%。结论]所提方法在满足靠泊运动控制精度的同时，求解所需时间明显缩短，最大分配误差显著降低，保证了控制分配的实时性与精确性。