[发明专利]一种基于逆系统和内模控制的船舶动力定位控制方法

权利要求书

1.一种基于逆系统和内模控制的船舶动力定位控制方法，其特征在于包括如下步骤：

1)建立船舶运动系统数学模型；

2)构造关于船舶的伪线性系统；

3)设计内环的内模控制器；

4)计算速度环控制系统的参考模型；

5)设计外环的内模控制器；

6)添加坐标系转换；

7)设计内环控制器参数；

8)设计外环控制器参数；

上述步骤3)设计内环的内模控制器的具体方法是：对伪线性系统G₁进行内模控制，根据伪线性系统G₁和内模控制器设计原理，得到伪线性系统模型和内环IMC控制器G_IMC(s)如式(1.1)，

其中f(s)为速度环IMC滤波器，为被控系统模型的最小相位部分；

上述步骤4)计算速度环控制系统的参考模型具体方法是：根据内环控制系统的模型结构，输入输出关系即为

$\frac{Y\left(s\right)}{R\left(s\right)}=\frac{G_{IMC}\left(s\right)\·G_p\left(s\right)}{1+G_{IMC}\left(s\right)\·\[G_P\left(s\right)-{\hat{G}}_p\left(s\right)\]}---\left(1.2\right)$

其中Y(s),R(s)分别为系统的输入和输出，G_p(s),分别实际被控系统和被控系统模型；

忽略G_p(s),的差异，得到速度环控制系统Δ的参考模型(1.3)式，

$\left\{\begin{array}{c}u=u_g\·f_u\left(s\right)\\ v=v_g\·f_v\left(s\right)\\ r=r_g\·f_r\left(s\right)\end{array}\right.---\left(1.3\right)$

其中u,v,r分别为船舶纵荡速度、横荡速度和艏摇角速度，u_g,v_g,r_g分别为速度环的给定控制信号，f_u(s),f_v(s),f_r(s)分别为速度环针对三个自由度的IMC滤波器。