[发明专利]一种基于环境估计的船舶运动补偿控制方法

摘要

本发明涉及动力定位控制领域，具体涉及一种基于环境估计的船舶运动补偿控制方法。本发明包括通过船上安装的传感器系统来测量船舶的位置和艏向；利用卡尔曼滤波器滤除掉波浪干扰中的高频部分和测量传感器在测量船舶位置和艏向过程中产生的测量噪声，将得到的满足精度要求的船舶的位置和艏向信息发送给状态反馈控制器；在无风静水的海洋环境下，根据具体设计的控制器的不同调节相应的参数；根据环境估计算法对作用在船舶上的外界环境干扰力进行估计；将控制器得出的控制力与估计出的环境干扰力相减得出船舶推进器推力及转矩，从而控制船舶运动。本发明所设计的船舶运动控制方法，在不同海况下船舶运动控制器无需切换控制器算法及其参数。

主权项

一种基于环境估计的船舶运动补偿控制方法，其特征在于，该控制方法包括如下步骤：步骤1：通过船上安装的传感器系统来测量船舶的位置和艏向；步骤2：利用卡尔曼滤波器滤除掉波浪干扰中的高频部分和测量传感器在测量船舶位置和艏向过程中产生的测量噪声，将得到的满足精度要求的船舶的位置和艏向信息发送给状态反馈控制器；步骤3：在无风静水的海洋环境下，根据具体设计的控制器的不同调节相应的参数；步骤4：根据环境估计算法对作用在船舶上的外界环境干扰力进行估计；步骤5：将控制器得出的控制力与估计出的外界环境干扰力相减得出船舶推进器推力及转矩，从而控制船舶运动；所述估计出的外界环境干扰力为：式中，为环境作用估计，分别对应环境干扰对船舶的纵向合力、横向合力和艏向合力，K0是一个设定的整定对称常矩阵，β是中间辅助变量：环境作用的估计偏差：τenv对应实际的环境干扰对船舶的作用力，对应估计出的外界环境干扰对船舶的作用力，的微分为：M是系统惯性矩阵，M‑1是系统惯性矩阵的逆，v是船舶运动速度向量，D(v)为船舶运动速度向量线性水动力矩阵，μ为艏向动力定位控制器的权重参数，τ为控制器控制向量即船舶推进器推力。