基于动态自触发自适应神经PI控制的欠驱动海洋自主水面船舶轨迹跟踪研究

本文创新性地提出一种动态自触发机制(DSTM)与自适应神经网络(ANN)融合的PI控制框架(DST-ANPP-PI)，通过坐标变换实现欠驱动船舶的向量化控制，结合预设性能控制(PPC)解决自触发信号非光滑性与PID微分单元冲突问题。该方案在保证跟踪精度的同时显著降低执行器磨损，为海洋自主水面船舶(MASS)在动态不确定性和执行器退化条件下的控制提供新思路。

　　

亮点

• 提出通用型预设性能自适应向量化PI控制架构，突破欠驱动MASS多通道分离设计局限，在指令丢失和PID微分单元缺失情况下仍保持稳定跟踪精度

• 首创控制精度/收敛速率的离线预设方法，通过单参数轻量级神经网络实现增益自整定

• 开发新型DSTM机制，较现有工作进一步降低控制指令更新频率

结论

本研究成功开发出专为欠驱动MASS设计的动态自触发自适应神经PI控制器，通过预设性能边界精确控制船舶运动。该方案直接解决三大工程难题：1）采用单参数学习技术实现鲁棒性不确定补偿；2）通过DSTM显著降低执行器磨损；3）集成PPC确保触发机制下的瞬态和稳态性能。理论证明闭环信号一致最终有界(UUB)，仿真验证了方案在鲁棒性、执行器保护和性能保障方面的优越性。

作者贡献声明

吴艺馨：初稿撰写

肖方亮：审阅编辑

马勇：课题构思与项目管理

朱贵兵：实验验证与修订

利益冲突声明

作者声明无已知竞争性利益关系

（注：根据要求省略文献引用标识，专业术语如MASS、DSTM、PPC等保留英文缩写并添加中文注释，数学符号使用_{/^{标签规范表示）}}