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基于终端滑模自抗扰的船舶航迹跟踪控制的开题报告
一、选题背景及意义
航迹控制是船舶运动控制中的一项重要内容，它的任务就是保证船舶按照预期航迹航行。针对船舶航迹控制的实际问题，诸多学者对该领域进行了长期深入的研究，其中一种经典的控制方法是“自适应控制”（AdaptiveControl）。然而，传统自适应控制算法有其固有缺陷，例如对于未知扰动的鲁棒性较差，工程应用上受到限制。
因此，人们开始探索新型的控制算法来解决这些问题。终端滑模自抗扰控制（TerminalSlidingModeControlwithDisturbanceObserver，TSMC-DO）作为一种新型的控制算法近年来引起学术界的广泛关注，因其强的抗扰性、高的精度以及对非线性动态系统的良好适应性而备受追捧。本文介绍如何将该控制算法应用到船舶航迹跟踪控制中，解决现有航迹控制方法的缺陷问题。
二、研究内容
本文主要研究基于终端滑模自抗扰的船舶航迹跟踪控制算法，并探讨其在航迹控制中的应用。具体研究内容如下：
1.总体设计理念：终端滑模控制算法的核心思想是利用非线性较大的控制区间和一个终端面施加控制。本文将终端滑模自抗扰控制算法引入船舶航迹控制中，改善现有航迹控制方法的不足。
2.建立数学模型：为了研究终端滑模自抗扰控制在航迹控制中的应用，首先需要建立船舶航迹跟踪的数学模型，包括自由运动模型、舵机模型、水动力学模型等，并针对实际中存在的扰动进行建模。
3.终端滑模自抗扰控制方法：通过分析终端滑模自抗扰控制的理论基础，分别建立船舶航迹跟踪系统的“状态空间模型”和“输出方程模型”，并设计相应的控制器。
4.控制器实现与仿真：在控制算法研究的基础上，通过MATLAB等仿真工具进行航迹控制系统的建模和仿真。在此过程中需对算法进行调整和优化，以提高控制器的鲁棒性、响应速度和控制精度。
三、预期成果及创新点
本文预期取得的成果主要有以下方面：
1.在总体设计理念上，应用终端滑模控制算法改善船舶航迹控制的问题，从而提高船舶运动控制的效率和精确度。
2.在控制器实现与仿真中，通过对算法的调整和优化，提高控制器的鲁棒性、响应速度和控制精度。
本文的创新点主要集中在以下方面：
1.将终端滑模自抗扰控制引入到船舶航迹跟踪控制中，改善传统自适应控制算法的不足，提高船舶航迹控制的可靠性和精度。
2.设计了基于扰动观测器的终端滑模自抗扰控制器，提高系统控制的鲁棒性和性能。
四、研究意义
船舶航迹控制是船舶运动控制中的重要组成部分，它对于确保船舶的安全和运营效率至关重要。传统自适应控制算法对于未知扰动的鲁棒性较差，严重影响了船舶航迹控制的效果。本文通过引入终端滑模自抗扰控制算法，改善了传统自适应控制算法的不足，提高了船舶航迹控制的可靠性和精度，从而为相关的科技应用和实际生产奠定了基础。