طراحی کنترل‌کننده مبتنی بر مد لغزشی ترمینال با تابع عملکرد از پیش تعیین شده برای سیستم‌های تثبیت موقعیت پویای کشتی

در این پژوهش یک کنترل‌کننده برای کنترل و حفظ موقعیت کشتی طراحی می‌شود به‌طوری‌که هم قابلیت نگهداری کشتی در یک نقطه، انتقال خودکار کشتی از یک نقطه به نقطه دیگر و هم قابلیت ردیابی یک هدف را دارا می‌باشد. برای بالابردن دقت و سرعت عملکرد از یک کنترل‌کننده پسگام مبتنی بر روش مد لغزشی ترمینال استفاده می‌گردد که همگرایی زمان-محدود خطای ردیابی را بدون وابستگی به شرایط اولیه سیستم تضمین می‌کند. همچنین جهت تضمین عملکرد حالت‌گذرا، از یک تابع عملکرد از پیش تعیین شده در طراحی استفاده می‌شود. کنترل‌کننده طراحی شده ضمن تضمین عملکرد خطای ردیابی در یک محدوده از پیش تعیین شده، سیستم کشتی را در زمان ثابت بدون وابستگی به شرایط اولیه به‌صورت کراندار نهایتاً یکنواخت پایدار می‌سازد به‌طوری‌که خطای ردیابی به یک همسایگی نزدیک مبدا همگرا می‌شود. جهت صحت سنجی، کنترل‌کننده موردنظر در محیط متلب بر روی مدل کشتی آزمایش می‌شود و نتایج نشان می‌دهد که کنترل‌کننده طراحی شده موقعیت کشتی را به خوبی کنترل می‌کند و تمامی یافته‌های تئوری نیز تایید می‌شود.

design of terminal sliding mode based controller with prescribed performance function for ship dynamic positioning system

in this paper, a controller is designed to automatically control and keep the ship positioning, in a way that, it has ability to keep the ship at a coordination, automatically transfer the ship from one coordination to another one, and it’s also able to track a target without model uncertainties. to increase the accuracy and speed of the controller response, a backstep controller based on the terminal sliding mode is used, which guarantees the time-limited stability of the tracking error without depending on the initial conditions of the system. also, in order to guarantee the controller's transient performance, a prescribed performance function is used in the controller design method. the designed controller, while guaranteeing the performance of the tracking error within a prescribed range, stabilizes the ship response in a constant time without dependence on the initial conditions of the system in a limited time so that the tracking error converges to a neighborhood of the target point. in order to validate the designed controller, the desired controller is tested in matlab environment on a ship model and the results show that the designed dynamic positioning controller is able to control the ship positioning well and all the theoretical findings are confirmed.