目前多船編隊控制的研究主要是針對系統(tǒng)無窮時間收斂的控制問題，即系統(tǒng)從初始狀態(tài)收斂到平衡點的時間無窮大。而從時間優(yōu)化觀點來說，能使控制系統(tǒng)在有限時間內(nèi)收斂的方法是時間最優(yōu)的控制方法。為此，針對速度測量值不可直接使用和有界環(huán)境干擾下的多艘船舶，研究分布式編隊的有限時間控制問題。

         首先，僅根據(jù)船舶的位置測量值信息，設計有限時間觀測器（finite-time observer，FTO）以觀測船舶的速度信息，使得觀測誤差在有限時間內(nèi)收斂；其次，在領航信息僅局部已知的通信結構下，基于觀測值和齊次法設計有限時間編隊控制器（finite-time formation controller，FTFC），實現(xiàn)多艘船舶在有限時間內(nèi)跟蹤期望航跡并同時保持期望的隊形，以及利用齊次性理論以及李雅普諾夫穩(wěn)定性判據(jù)證明閉環(huán)系統(tǒng)的所有誤差都能在有限時間內(nèi)收斂；最后，通過仿真對比分析所提出的分布式編隊的有限時間控制方法與傳統(tǒng)漸近收斂的編隊控制方法的優(yōu)劣。

        研究結果表明，本文所提出的基于有限時間觀測器作用下的多船分布式編隊的有限時間控制方法可以使船舶的編隊誤差及其觀測誤差收斂到0附近，保證了船舶在有限時間內(nèi)實現(xiàn)期望的隊形，且比漸近收斂的編隊控制方法，在不需要提供更多控制力的前提下，具有更快的收斂速度、更高的控制精度以及更強的抗干擾能力。

圖一 多船編隊隊形圖