[发明专利]动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统，方法为：获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；根据鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：当鳍执行器未发生饱和时，对动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；当鳍执行器发生饱和时，对动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至鳍执行器未发生饱和，对动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制。本发明当船舶减摇鳍系统执行器发生幅度与速率饱和工况时，无约束鲁棒动态输出反馈控制器和动态抗饱和控制器联合作用，降低了鳍角饱和率，保证了系统减摇性能及鲁棒性。

技术领域

本发明涉及船舶运动姿态控制技术领域，尤其涉及动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统。

背景技术

船舶航行时横摇阻尼较小，在风浪中会产生剧烈的横摇运动。船舶的横摇运动将产生诸多不利影响，严重的横摇运动将导致舰载设备不能正常工作，使船上货物受到损坏，甚至危及船舶的航行安全；横摇还会使船员感到不适，降低船员的工作效率；对于军舰来说，横摇还会影响到武备系统的使用命中率等等。船舶减摇鳍被公认为是最为有效的主动控制式减横摇装置。

当船舶航行在风浪较大的海上时，会产生剧烈的横摇运动，使得鳍执行器经常工作于饱和状态。目前工程中设计减摇鳍系统控制律时，并没有特别的针对这种饱和状况进行设计，故在高海情下减摇效果是不理想的，甚至使得系统运行不稳定，实质上此时系统的减摇环相当于开环系统，因此对于船舶减摇鳍控制系统设计之初，就应该考虑到系统的抗饱和控制策略，从而保证系统在复杂海况下具有满意的减摇控制性能，抗饱和控制技术的研究就显得具有极其重要的工程应用价值。

因此，现有技术中的技术缺陷是：在进行减摇鳍系统控制设计时，没有考虑到饱和状况，使得在高海情下的减摇效果不理想，使船舶系统运行不稳定。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统，当船舶减摇鳍系统执行器发生幅度与速率饱和工况时，无约束鲁棒动态输出反馈控制器和动态抗饱和控制器联合作用，降低了鳍角饱和率，保证了系统减摇性能及鲁棒性。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种动态抗饱和船舶减摇控制方法，包括：

步骤S1，获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；

步骤S2，根据所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：

当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；

当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制。

本发明提供的动态抗饱和船舶减摇控制方法，其技术方案为：获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；根据所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制。

本发明提供的动态抗饱和船舶减摇控制方法，当船舶减摇鳍系统执行器发生幅度与速率饱和工况时，无约束鲁棒动态输出反馈控制器和动态抗饱和控制器联合作用，降低了鳍角饱和率，保证了系统减摇性能及鲁棒性。

进一步地，所述动态抗饱和控制器是通过增广矩阵变换法得到的。

进一步地，所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态包括鳍角非线性和转鳍速度饱和非线性环节。