Global fixed-time trajectory tracking control of underactuated USV based on fixed-time extended state observer

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作者
Yunsheng Fan,Bingbing Qiu,Lei Liu,Yang Yu
出处
期刊:Isa Transactions [Elsevier]
卷期号:132: 267-277 被引量:54
标识
DOI:10.1016/j.isatra.2022.06.011
摘要

This paper studies the trajectory tracking problem of unmanned surface vehicle subject to unmeasurable velocities and unknown disturbances. By combining a fixed-time extended state observer (FESO) and a fixed-time differentiator, a fixed-time sliding mode control (FTSMC) law is proposed, in which a saturation function is adopted to make the terminal sliding mode surface leave the singularity area. The value of this paper can be described: first, this paper designs a novel guidance law that can converge in a fixed time to reduce the convergence time of the error. Then, unmeasurable velocities and lumped disturbances are estimated by applying a FESO. Meanwhile, a fixed-time differentiator is used to obtain real-time differential signals, thus reducing the difficulty of controller design. Subsequently, a novel auxiliary dynamic system is designed to address actuator saturation. According to Lyapunov's theory, the entire closed-loop control system has uniformly global fixed-time stability (UGFTS). The superiority of the designed controller is demonstrated through numerical simulations.
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