[发明专利]一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制方法及系统

说明书

本发明提出了一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制方法及系统，涉及无人帆船控制领域。风速风向仪获取相对风向角，角度传感器获取翼帆帆角检测值Sail_act，其中Sail_act为[‑90°，+90°]；根据相对风向角获取预设翼帆帆角目标值Sail_tar，Sail_tar为[‑90°，+90°]；根据翼帆帆角目标值和翼帆帆角检测值计算翼帆帆角偏差值e：e＝Sail_tar‑Sail_act；计算翼帆帆角偏差变化率ec＝e/Δt，Δt为翼帆帆角目标值和翼帆帆角检测值的时间差；采用模糊自适应PID控制算法控制翼帆帆角，能够提高无人帆船的控制精度。

技术领域

本发明涉及无人帆船控制领域，具体而言，涉及一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制方法及系统。

背景技术

随着科学技术的发展，航海技术的应用越来越广，不仅应用于军事、运输、客运等领域，还应用于水上检测、探测、监测等无人作业领域。

无人帆船控制技术已经应用于航海技术中，使得无人帆船在航海相关的作业越来越便利，且大幅度的提升了工作效率，降低驾驶人员的疲劳以及对驾驶人员的依赖。然而，现有无人帆船控制技术主要是通过测量风力、风向等相关数据，并根据该数据制定航行方案，以实现无人驾驶。

目前，现有无人帆船控制技术虽然一定程度上提高了工作效率，及降低驾驶人员的疲劳，但是，其对风向仪的依赖度比较高，且由于风向及风力的不稳定影响风向仪输出的数据变化频率过高，导致帆船翼帆控制电机容易损害，实际控帆效果较差。因此，有必要提出一种新的无人帆船翼帆控制技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制方法，其能够根据风向风速自动控制帆船船翼，从而利用控制船翼驱动帆船，提高无人帆船的控制精度，使无人帆船行驶更稳定并保护无人帆船。

本发明的另一目的在于提供一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制系统，其能够根据风向风速自动控制帆船船翼，从而利用控制船翼驱动帆船，提高无人帆船的控制效率，使无人帆船行驶更稳定并保护无人帆船。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种基于模糊控制算法的无人帆船翼帆控制方法，其包括如下步骤：

S1：通过风速风向仪获取相对风向角，通过角度传感器获取翼帆帆角检测值Sail_act，其中Sail_act的范围为[-90°，+90°]；

S2：根据所述相对风向角获取预设的翼帆帆角目标值Sail_tar，其中Sail_tar的范围为[-90°，+90°]；

S3：根据所述翼帆帆角目标值和所述翼帆帆角检测值计算翼帆帆角偏差值e：

e＝Sail_tar-Sail_act；

S4：计算翼帆帆角偏差变化率ec：

ec＝e/Δt，其中Δt为所述翼帆帆角目标值和所述翼帆帆角检测值的时间差；

S5：采用模糊自适应PID控制算法对翼帆帆角进行控制。

在本发明的一些实施例中，上述步骤S5中具体包括如下步骤，

S5-1：模糊子集的确定：入变量为翼帆偏差e和偏差变化率ec，输出变量为三个参数KP、KI和KD；将输入变量和输出变量都模糊化为7个模糊子集；