[发明专利]一种基于特征模型的吊舱推进型无人艇艏向控制方法

权利要求书

1.一种基于特征模型的吊舱推进型无人艇艏向控制方法，其特征在于：所述控制方法的具体步骤如下：

Step1、首先采集一组无人艇机动数据，并对采集到的机动数据进行限幅滤波，消除干扰项；

Step2、建立船舶数学模型；

Step3、基于建立的船舶数学模型对基于特征模型的无人艇艏向控制器进行设计，通过设计的基于特征模型的无人艇艏向控制器来对无人艇艏向进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于特征模型的吊舱推进型无人艇艏向控制方法，其特征在于：所述步骤Step2中，所述船舶数学模型建立包括两个步骤：

Step2.1、进行特征建模；其中，建模的数学表达式采用如下二阶时变差分方程表示：

y(k+1)＝F₁y(k)+F₂y(k-1)+G₁μ(k) (3)

其中，F₁，F₂，G₁为待定特征参量值；

Step2.2、通过RBF网络学习方法去逼近不同状态值下所对应特征模型相关的特征参量值，然后带入公式(3)中，完成船舶数学模型的建立。

3.根据权利要求1所述的基于特征模型的吊舱推进型无人艇艏向控制方法，其特征在于：所述步骤Step3中，基于建立的船舶数学模型对基于特征模型的无人艇艏向控制器进行设计包括以下3个子控制器的设计；

(1)、设计线性黄金分割自适应控制器，此控制器设计如下：

其中：黄金分割系数l₁＝0.382，l₂＝0.618；e(k-1)为前一时刻推进器偏转角角度误差，即：e(k-1)＝y(k-1)-yr(k-1)，y(k-1)为前一时刻实际输出，yr(k-1)为前一时刻给定输出，为控制器参数估计值，其中：

(2)、设计维持/跟踪控制器，此控制器设计如下：

其中，维持/跟踪的控制器的设计是为了保持基于特征模型的无人艇艏向控制器的输出Y(k)为一定值Yr或跟踪当前时刻某一理想输出曲线Y_r(k)，μ₀(k-1)为前一时刻维持/跟踪控制器的输出，α₁(k),α₂(k),β(k)为控制器参数估计值；其中，α₁(k)＝1.9682,α₂(k)＝-0.9684,β(k)＝0.2；

(3)、设计逻辑积分控制器

逻辑积分控制器是根据系统运行状态和控制任务要求，经分析判断后自动改变积分系数或积分器贮存的能量而设计的；此控制器的设计如下：

u₁(k)＝ke(k)+c'u₁(k-1) (6)

其中，k为可调参数，e(k)为当前时刻推进器偏转角角度误差，c'＝1,μ₁(k),μ₁(k-1)分别为当前和前一时刻的逻辑积分控制器的输出，k⁺＝0.02,k^-＝0.07。