High Precision State Feedback Robust Control System for Ship Track-Keeping

In the paper the problem of ship trajectory tracking with ε-accuracy is considered. A three-degrees-of-freedom ship model full dynamic interaction between motions in roll, sway and yaw is assumed. The aim of the paper is to determine the robust control for ship trajectory tracking with ε-accuracy. Such control is obtained by means of a state feedback (called Tytus feedback) system characterised by an arbitrarily high gain. For this purpose a non-linear as well as linearised stable and unstable ship model is used. the simulation results confirm that a high precision performance can be achieved by the proposed control scheme.

W pracy rozważa się problem sterowania ruchem statku po zadanej trajektorii z dowolnie małą ε-dokładnością. W rozważaniach przyjęto model statku o trzech stopniach swobody i pełnym opisie zależności dynamicznych pomiędzy przechyłami bocznymi, kołysaniem wzdłużnym i kursem statku. Celem pracy jest wyznaczenie odpornego układu sterowania ruchem statku po zadanej trajektorii z ε-dokładnością. Układem spełniającym powyższe warunki jest układ ze sprzężeniem zwrotnym od stanu i dostatecznie dużym wzmocnieniem. Opisany układ ze sprzężeniem zwrotnym wykorzystano do sterowania nieliniowego modelu statku jak również dla sterowania zlinearyzowanego, stabilnego i niestabilnego modelu statku. Wyniki symulacji w srodowisku MATLAB-SIMULINK potwierdzają wysoką jakość sterowania jaka może być uzyskana dzięki wykorzystaniu zaproponowanego układu.