Fault-tolerant control of underactuated MSVs based on neural finite-time disturbance observer: An Event-triggered Mechanism

欠驱动 控制理论(社会学) 反推 容错 观察员(物理) Lyapunov稳定性 计算机科学 跟踪误差 人工神经网络 李雅普诺夫函数 控制工程 非线性系统 工程类 控制(管理) 自适应控制 人工智能 分布式计算 物理 量子力学
作者
Xiangfei Meng,Guichen Zhang,Bing Han
出处
期刊:Journal of The Franklin Institute-engineering and Applied Mathematics [Elsevier BV]
卷期号:361 (4): 106603-106603 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jfranklin.2024.01.004
摘要

This paper deals with the problem of fault-tolerant control synthesis for underactuated marine surface vessels (MSVs) with dynamic uncertainties, external time-varying disturbances, and input saturation. In control design, with the help of neural networks (NNs) to reconstruct the dynamic uncertainty of the system, a novel nonlinear finite-time disturbance observer (FTDO) is established to reconstruct the compound uncertainty online, including unknown time-varying disturbances, approximation errors, bias faults and parts of loss-of-effectiveness (LOE) faults. Combining finite-time control (FTC) theory, event-triggered control (ETC) technology and backstepping design method, a new fault-tolerant control scheme for underactuated MSVs is designed. Based on the Lyapunov stability theory, it is proved that all signals in the closed-loop tracking system are bounded, and the tracking error of the underactuated MSVs converges to a small set near the origin in finite-time. The effectiveness of the proposed novel fault-tolerant control scheme is verified by computer simulation.
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