Adaptacyjny regulator LQR w układzie sterowania kątem kursowym i prędkością statku opisanego nieliniowym modelem dynamicznym MIMO

• Autorzy: Brasel M.

Identyfikatory

DOI

10.5604/20830157.1109375

Warianty tytułu

EN

Adaptative LQR course-keeping controller for the nonlinear MIMO model of a container vessel

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano adaptacyjny układ sterowania kątem kursowym i prędkością statku opisanego nieliniowym modelem dynamicznym MIMO (ang. Multi-input, Multi-Output) o czterech stopniach swobody ruchu (ang. Four-Degrees-of-Freedom, 4-DoF). Przedstawiony model statku jest silnie nieliniowy i uwzględnia nie tylko ograniczenia saturacyjne sygnałów sterujących ale także dynamikę maszyny sterowej i napędu głównego. Głównym zadaniem zaprojektowanego adaptacyjnego regulatora LQR jest sterowanie kątem kursowym statku i jego prędkością względem wody. Poszczególne zestawy parametrów regulatora użyte w procesie adaptacji zostały wyznaczone na podstawie linearyzacji modelu statku w wybranych nominalnych punktach pracy. W końcowej części artykułu przedstawiono wyniki badań symulacyjnych zaprojektowanego regulatora w układzie z pełnym nieliniowym modelem statku.

EN

In the paper an adaptive control system for the nonlinear 4-DoF model of a container vessel is presented. The considered model of the ship includes input signals saturations and dynamics of actuators. Main goal of the presented control system is control of the course angle and speed of the ship relative to water. The system synthesis is carried out by means of LQ-optimal control method. Sets of controller parameters are designed using linearization of the considered model in the nominal steady-state operating points of the ship. The final part of the paper includes simulation results of control system operation with full nonlinear MIMO model of the container vessel.

Słowa kluczowe

PL

sterowanie optymalne; sterowanie adaptacyjne; obiekty nieliniowe; nieliniowy model statku

EN

optimal control; adaptive control; nonlinear systems; nonlinear model of a ship

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 2
• Strony: 49--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Brasel M.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Wydział Elektryczny, Katedra Automatyki Przemysłowej i Robotyki

Bibliografia

• [1] Äström K., Wittenmark B.: Adaptive control, Addison Wesely, 1995.
• [2] Brasel. M, Bańka S.: Adaptive LQR Control System for Nonlinear MIMO Model of a Drill-Ship with Wind Disturbances, XIV International PhD Workshop OWD 2012, 20-23 October, Wisła, Poland, 2012, s. 81-84.
• [3] Dworak P., Jaroszewski K., Brasel M.: Rozmyty regulator TSK do sterowania obiektem cieplnym MIMO. Przegląd Elektrotechniczny 10a, 2012, s. 83-87.
• [4] Dworak P., Jaroszewski K., Brasel M.: Neuronowy regulator do sterowania nieliniowym obiektem cieplnym MIMO. Przegląd Elektrotechniczny 10a, 2012, s. 79-83.
• [5] Fossen T. I.: Guidance and Control of Ocean Vehicles. John Wiley and Sons, 1994.
• [6] Morse A.S.: Control Using Logic-Based Switching, Trends in Control: A European Perspective, Springer-Verlag, 1998, s. 69-113.
• [7] Shengxiang J., Voulgaris P.G.: Performance Optimization of Switched Systems: A Model Matching Approach, IEEE Transactions on Automatic Control, 54, 2009, nr 9, s. 2058-2071.
• [8] Son, K. H., Nomoto K.: On the Coupled Motion of Steering and Rolling of a High Speed Container, J.S.N.A., Japan, 1981, Vol. 150, s. 232-244.
• [9] Yamé J., Kinnaert M., Delwiche T.: Parametrization of MIMO multi-controller schemes for bumpless switching, European Control Conference, ECC'07, Kos, Greece, 2007.