[发明专利]一种基于扰动观测器的欠驱动船舶路径跟踪控制方法有效

专利信息
申请号: 201811141532.1 申请日: 2018-09-28
公开(公告)号: CN109116856B 公开(公告)日: 2021-04-20
发明(设计)人: 刘志全;陆潇杨;顾伟;高迪驹 申请(专利权)人: 上海海事大学
主分类号: G05D1/02 分类号: G05D1/02;G05B13/04
代理公司: 上海元好知识产权代理有限公司 31323 代理人: 张妍;刘琰
地址: 201306 上海市*** 国省代码: 上海;31
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摘要: 一种基于扰动观测器的欠驱动船舶路径跟踪控制方法,建立虚拟船运动学模型,规划目标参考路径,产生目标参考路径的位置时间序列信号,获取当前时刻跟踪目标的位置(xd,yd)和方位角ψd信息,计算实船与虚拟船的相对位置误差ze、实船LOS航向角指令信号ψr、及其一阶导数和二阶导数,设计非线性扰动观测器,估计扰动,根据鲁棒自适应控制策略设计控制规律,计算主机推进控制力拒指令信号τu和艏摇控制力矩指令信号τr,实现路径跟踪控制。本发明通过非线性扰动观测器方法获取恶劣海况下未知海洋扰动的动态估计信号,有效减小驱动推进和操舵执行机构的控制力矩,可以提高恶劣海况下欠驱动船舶路径跟踪控制的鲁棒性和经济性。
搜索关键词: 一种 基于 扰动 观测器 驱动 船舶 路径 跟踪 控制 方法
【主权项】:
1.一种基于扰动观测器的欠驱动船舶路径跟踪控制方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤S1、建立虚拟船运动学模型;步骤S2、根据虚拟船运动学模型规划目标参考路径,根据虚拟船运动航迹产生目标参考路径的位置时间序列信号,获取当前时刻跟踪目标的位置(xd,yd)和方位角ψd信息,进入跟踪控制状态;步骤S3、根据实船测量的当前时刻位置(x,y)和航向角ψ信号,计算实船与虚拟船的相对位置误差ze、实船LOS航向角指令信号ψr、及其一阶导数和二阶导数;步骤S4、基于船舶动力学模型,设计非线性扰动观测器,估计纵荡扰动力,橫荡扰动力和艏摇扰动力矩;步骤S5、根据鲁棒自适应控制策略设计控制规律,计算主机推进控制力拒指令信号τu和艏摇控制力矩指令信号τr,通过控制主机和操舵装置驱动实船跟踪虚拟船,最终实现路径跟踪控制。
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