[发明专利]一种气垫船安全边界判定方法

摘要

本发明提供的是一种气垫船安全边界判定方法。基于Lyapunov稳定性理论和实际气垫船操纵特性，给出气垫船状态稳定判断条件。然后，根据判断条件将气垫船工作空间内的状态分为稳定点与不稳定点两类，作为样本空间训练BP神经网络得到稳定区域判断模型。最后，利用二分法和BP神经网络稳定区域判断模型来搜索工作空间，进而得到安全边界。在气垫船实时控制过程中，安全边界可以作为危险工况中应急控制投入的判断依据，保障气垫船安全航行。本发明通过计算出在当前控制律下的气垫船的安全边界，能够减少操纵人员的误判而导致的气垫船失稳，还可以降低操纵人员的工作强度和精神负担，具有很大的实用价值。

主权项

一种气垫船安全边界判定方法，其特征是：(1)获取样本空间，具体包括以下步骤：(1.1)获取气垫船的状态信息，并将侧滑角、回转角速度、横倾角、横倾角速度、纵倾角和纵倾角速度六个参量分别用变量x1,x2,x3,x4,x5,x6表示，记向量X＝[x1,x2,x3,x4,x5,x6]T，气垫船当前的控制律记为τ，气垫船的模型记为其中X(0)表示初始状态，t表示时间；(1.2)根据状态的工作范围选取初始状态序列，状态的工作范围表示如下：ximin＜xi＜ximax,i＝1,…,6ximin,ximax分别为状态变量的工作下界和上界，序列个数采用以下的公式确定：ηi=ximax-ximin2ϵi]]>其中，εi为状态数据的最大偏差；按照在工作空间内均匀分布取点的原则，得到初始状态序列{X(0)}；(1.3)将(X(0),τ)带入气垫船模型，运行时间Ts后判断系统状态是否满足下列条件：||xi||＜σi,i＝1,3,5其中σi＞0，若满足上述条件，则在初始状态X(0)和控制律τ下气垫船是稳定的，对应的逻辑值为Y＝0；否则，则气垫船是不稳定的，对应的逻辑值为Y＝1，将初始状态序列{X(0)}及对应的逻辑值序列{Y}，形成样本空间{X(0),Y}，作为神经网络的训练样本；(2)利用样本空间对BP神经网络进行训练，使得任意工作范围内的初始状态输入，BP神经网络都能够得到的系统是否稳定的逻辑值；(3)任意给定工作范围内的六个参量的状态，输入到训练好的BP神经网络，根据神经网络的输出，采用二分法寻找工作范围内的稳定状态的边界值。