[发明专利]一种舰船用变输出约束式无模型自适应航向控制方法

权利要求书

1.一种舰船用变输出约束式无模型自适应航向控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：定义系统输出约束函数u_p(k)＝f(y*(k+1),y(k))，该约束函数包括线性、非线性等形式本发明中取其中y(k)＝ψ(k)+K_r×r(k)为k时刻航向系统的实际输出，y^*(k+1)＝ψ^*(k+1)+K_r×r^*(k+1)为k+1时刻航向系统的期望输出，ψ(k+1)，r(k+1)分别为k+1时刻舰船的实际航向和航向角速度，ψ^*(k)，r^*(k)分别为k时刻舰船的期望航向和期望航向角速度；

步骤二：将航向系统的期望输出量y^*(k)与实际输出量y(k)相减误差e(k)，当e(k)的绝对值|e(k)|小于设定的航向状态偏差的阈值e₀，则认为舰船的实际航向收敛到期望航向并跳出循环，否则执行步骤三；

步骤三：变输出约束式无模型自适应控制方法根据e(k)解算出期望舵角u_m(k)；

步骤四：操纵机构接收并执行航向系统输入指令u(k)，令k＝k+1，更新舰船航向ψ(k)，并转到步骤二。

2.根据权利要求1所述的一种舰船用变输出约束式无模型自适应航向控制方法，其特征在于，所述变输出约束式无模型自适应控制方法包括：

y(k+1)＝ψ(k+1)+K_r×r(k+1)

u_UP(k)＝min{u_max,u_p}

u_LP(k)＝max{u_min,u_p}

u_m(k)＝u_m(k),if u_LP≤u_m(k)≤u_UP

u_m(k)＝u_LP(k),if u_m(k)≤u_LP

u_m(k)＝u_UP(k),if u_m(k)≥u_UP

其中，η∈(0,1]，ρ∈(0,1]为步长因子，μ＞0为权重系数，φ(k)为伪偏导数，为伪偏导数估计值；u_max和u_min分别为不考虑变输出约束函数时舵机实际输出的上下限；u_UP(k)和u_LP(k)分别为引入变输出约束函数之后舵机可以实际输出的最大值和最小值；u(k)为不考虑输出约束函数，以及执行器饱和约束时控制器期望输出；u_p(k)为k时刻经过控制输出约束函数限制后得到的控制器最大输出；u_m(k)为考虑执行器饱和以及控制输出约束函数限制后的控制算法的最大输出；ψ(k+1)，r(k+1)分别为k+1时刻舰船的实际航向和航向角速度，K_r为重定义系数；e(k)为跟踪偏差。