[发明专利]一种船舶航向控制方法及系统

权利要求书

1.一种船舶航向控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，根据外部的用户指令获取所述船舶的目标航向；

步骤S2，获取所述船舶的当前运行状态；

步骤S3，将所述当前运行状态传输至基于逆最优控制设计的最优控制器，形成最优舵角控制指令；

步骤S4，根据所述最优舵角控制指令控制所述船舶的舵机，而后返回所述步骤S2；

所述船舶的基本航向控制模型为：

其中：

ψ为所述船舶的当前航向，为所述船舶的当前航向角速度，为所述船舶的当前航向角加速度；

δ为舵角控制指令；

为所述船舶的当前航向角速度的非线性函数，α和β均为常数；

K和T均为所述船舶的操作性参数；

d(t)为所述船舶的当前外部航行干扰；

在所述船舶的操作性参数T和K以及常数α和β均为已知常数，且所述船舶的当前外部航行干扰为零的情况下，所述最优控制器为：

x＝[x₁，x₂]^T，x₁＝ψ-ψ_r，u＝δ

其中：

ψ为所述船舶的当前航向，ψ_r为所述船舶的所述目标航向；

δ为舵角控制指令；

c₁和c₂均为任意正值常数；

为大于等于2的常数；

x₁、x₂、ζ(x₁)、z₂、κ(x)均为航向控制的中间变量；

在所述船舶的操作性参数T和K以及常数α和β中的任意一项为未知常数，且所述船舶的当前外部航行干扰为零的情况下，所述最优控制器为：

z₂＝x₂-ζ(x₁)，

x＝[x₁，x₂]^T，x₁＝ψ-ψ_r，u＝δ

θ＝(θ₁，θ₂)^T，

其中：

ψ为所述船舶的当前航向，ψ_r为所述船舶的所述目标航向；

δ为舵角控制指令；

c₁和c₂均为任意正值常数；

为大于等于2的常数；

x₁、x₂、ζ(x₁)、z₂、均为航向控制的中间变量；

θ₁、θ₂、为基于所述操作性参数T、所述操作性参数K、所述常数α和所述常数β生成的未知参数；

θ为所述未知参数θ₁和所述未知参数θ₂组成的未知参数向量；

在所述船舶的操作性参数T和K以及常数α和β中的任意一项为未知常数，且所述船舶的当前外部航行干扰不为零的情况下，所述最优控制器为：

z₂＝x₂-ζ(x₁)，

x＝[x₁，x₂]^T，x₁＝ψ-ψ_r，u＝δ

θ＝(θ₁，θ₂)^T，

其中：

ψ为所述船舶的当前航向，ψ_r为所述船舶的所述目标航向；

δ为舵角控制指令；

c₁和c₂均为任意正值常数；

为大于等于2的常数；

x₁、x₂、ζ(x₁)、z₂、均为航向控制的中间变量；

θ₁、θ₂、为基于所述操作性参数T、所述操作性参数K、所述常数α和所述常数β生成的未知参数；

θ为所述未知参数θ₁和所述未知参数θ₂组成的未知参数向量。