[发明专利]无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法、系统及装置

权利要求书

1.一种无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法，其特征在于，所述方法包括：

建立单艘无人艇的数学模型，获取所述单艘无人艇的三自由度的动力学模型,并对所述三自由度的动力学模型进行转换；

根据所述转换的三自由度的动力学模型，建立编队系统的跟踪误差动力学模型，获取单艘无人艇的跟踪误差和跟踪误差的导数；

根据所述转换的三自由度的动力学模型，建立编队系统的动力学模型；

根据所述单艘无人艇的数学模型、所述编队系统的跟踪误差动力学模型和所述编队系统的动力学模型，利用滑模控制方法和自适应算法，设计有限时间抗饱和控制器。

2.根据权利要求1所述的一种无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法，其特征在于：所述三自由度的动力学模型为：

其中，η_i＝[x_i,y_i,ψ_i]^T，(x_i,y_i)表示无人艇在惯性坐标系下的位置，ψ_i表示航向角；v_i＝[u_i,v_i,r_i]^T，其中(u_i,v_i)为在体固定坐标系下的相关线速度，r_i代表角速度；R(ψ_i)表示从体固定坐标系下到惯性坐标系的旋转矩阵；M_i是第i艘船的惯性矩阵；C_i(v_i)和D_i(v_i)分别表示科里奥利矩阵和水动力阻尼矩阵；d_i＝[d_ui,d_vi,d_ri]^T是有界的外部干扰；τ_i＝[τ_ui,τ_vi,τ_ri]^T表示期望的控制输入；h(τ_i)＝[h(τ_ui),h(τ_vi),h(τ_ri)]^T表示执行器饱和引起的输入非线性；

3.根据权利要求2所述的一种无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法，其特征在于：所述对所述三自由度的动力学模型进行转换，具体为：

其中，Ri是R(ψ_i)的缩写；

4.根据权利要求1所述的一种无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法，其特征在于：所述建立编队系统的跟踪误差动力学模型，获取单艘无人艇的跟踪误差和跟踪误差的导数，具体为：

通过引入相对编队队形Δ_i∈R³，所述编队系统的跟踪误差动力学模型为：

e_1i＝η_i+Δ_i-η_d

其中，e_1i为单艘无人艇的跟踪误差；e_2i为单艘无人艇的跟踪误差的导数；η_d为参考轨迹。

5.根据权利要求1所述的一种无人艇有限时间抗饱和控制器的设计方法，其特征在于：所述编队系统的动力学模型为：

其中，