舵鳍联合自抗扰主从控制策略设计

宋吉广,王继铭,梁利华,史洪宇

(哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨 150001)

1 引言

多操纵面综合控制技术在航空飞行器中已经获得应用,提高了航空器的飞行性能和安全性[1–4].但是除了配备动力定位的水面航行器在定位或低速航行时采用执行器(通常为螺旋浆)的联合控制外[5–6],水面航行器的舵、鳍、浆和侧推等操纵面绝大多数都采用单独的控制方式,这不利于水面航行器综合控制性能的提高.而伴随着舰船编队、护航、补给、反潜、防空等任务的增加,对搭载声呐、雷达、垂直发射等装置的舰艇平台提出了更高的要求[7–8].为此,对舰船等水面航行器采用多操纵面综合控制不仅可以提供更加稳定的生活和武器平台,同时对于减少能源消耗和人员配置也尤为重要.

作为舰船多操纵面综合控制技术中最基础的应用之一,舵鳍联合控制可以提高舰船的稳定性、操纵性和安全性.例如,法国现役的戴高乐号航母通过两部计算机对鳍、舵以及甲板下22 t重物进行综合控制.使得当母舰以30◦舵角、20 kn节航速回转时舰体横倾角不超过1◦,在六级海况下满足固定翼舰载机的起降要求.单从耐波性上来说,比10万吨级的美国尼米兹级航空母舰毫不逊色[9].

舵鳍联合控制通常包含两方面的应用:一是直航条件下的减摇和航向保持,另一个是回转条件下的减横倾与横摇[10].本文首先进行第1个问题的探讨.

不少学者已经对舵鳍联合减摇技术进行了研究[11–23].早在……