[发明专利]一种基于广义噪声船舶靠离泊后推控制器设计方法

权利要求书

1.一种基于广义噪声船舶靠离泊后推控制器设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、引入广义噪声，构建船舶靠离泊系统的数学模型；

S2、考虑靠离泊过程中复杂波浪对船舶靠泊运动的影响，构造符合真实海浪情况的有色噪声，模拟有色噪声与白噪声对于P-M波浪谱的拟合情况；

S3、引用随机微分方程框架中的假定与引理，证明船舶靠离泊系统是否稳定；

S4、采用后推法推出船舶靠离泊控制系统的控制器，对船舶靠离泊系统进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于广义噪声船舶靠离泊后推控制器设计方法，其特征在于，所述步骤S1的具体实现过程如下：

S11、建立不带噪声的船舶靠离泊模型，如下：

其中，表示船的位置，由船舶空间位置X、Y和航向角组成；v＝[u,v,r]^T表示纵荡、横荡和艏摇三自由度运动速度，表示转换矩阵，M表示惯性动力学参数矩阵，由水动力学附加惯性和船舶重量惯性组成，D表示阻尼矩阵，τ表示设计控制力；

S12、基于建立的船舶靠离泊模型，添加噪声扰动，得到：

其中，ξ表示随机进程。

3.根据权利要求1所述的基于广义噪声船舶靠离泊后推控制器设计方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现过程如下：

S21、假设复杂波浪是一个随机的过程，根据波的理论，长峰波叠加有不同振幅的余弦波和不同波长余弦波，将长峰波用以下公式表示：

其中，a_i、k_i、w_i和θ_i分别表示波幅、波浪数量、第i个波的角频率和初相位；

S22、采用P-M谱，波普的谱密度函数表示为：

其中，A＝8.1×10^-3g²,表示不同波条件对应的显著波高；w表示波角频率；

S23、将模拟的有色噪声频谱密度与标准P-M谱进行拟合，则有色噪声频谱密度为：

4.根据权利要求1所述的基于广义噪声船舶靠离泊后推控制器设计方法，其特征在于，所述步骤S3的具体实现过程如下：

S31、将公式进行变形，得到：

则船舶靠离泊系统调整为如下形式：

其中，

S32、定义则公式通过上述变换得到：

S33、分析风、波浪和流产生的扰动强度，作出如下假设：

A1:过程ξ(t)是f_t适应和分段连续的，因此存在一个常数的K0，

A2:函数和在t上是间接连续的，在上满足利普西茨条件，任意存在一个依赖于q的常数l_q和k₀＞0满足下面公式：

||G₁(0,t)||+||G₂(0,t)||＜k₀

S34、根据假设A2，证明函数G₁，G₂满足利普西茨条件：

同理证明得到：

两个函数有界，满足利普西茨条件；

S35、在A1、A2的假设下，存在一个参数d＞0，一个函数V∈C¹和一个K∞函数α，和一个K类函数α满足下面不等式：

系统具有唯一的全局解，如果是一个凸函数，则系统为依概率噪声到状态稳定NSS-P，并且系统的状态为一个依概率渐进增益。