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申请/专利权人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所;中国船舶集团有限公司第七零七研究所九江分部

摘要：本发明涉及非电变量的控制或调节系统技术领域，尤其涉及基于自回归模型预测比例积分微分的船舶定向控制方法，包括如下步骤：建立船舶舵角与航向的输入输出运动模型；采用自回归模型作为船舶海浪干扰下的预测模型，计算船舶海浪干扰下的预测模型参数；计算船舶航向控制的预测比例积分微分参数，预测船舶未来时刻的航向，结合船舶航向控制的预测比例积分微分参数及预测的船舶未来时刻的航向计算方向舵指令舵角；船舶的舵机根据计算的方向舵指令舵角对船舶进行定向控制。本发明提供的方法可以提前操舵补偿海浪干扰的作用，使船舶在海浪干扰下的航向得以自动稳定控制，提升了船舶在高海况下航行的稳定性和安全性。

主权项：1.基于自回归模型预测比例积分微分的船舶定向控制方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：基于船舶的KT方程建立船舶舵角与航向的输入输出运动模型；S2：采用自回归模型作为船舶海浪干扰下的预测模型，利用最小二乘法辨识计算船舶海浪干扰下的预测模型参数；计算船舶海浪干扰下的预测模型参数包括如下过程：S21：将自回归模型式（5）作为船舶海浪干扰下的预测模型； ，（5）；其中：为时刻船舶受海浪干扰作用下的航向测量值，为时刻船舶受海浪干扰作用下的航向测量值，为自回归模型参数第个向量元素，为时刻系统白噪声；S22：根据船舶海浪干扰下的预测模型式（5）得到船舶受海浪干扰作用下的航向测量数据时间序列为式（6）； （6）；其中：为船舶受海浪干扰作用下的航向测量数据时间序列的长度,为船舶受海浪干扰作用下的第个航向测量值，为船舶受海浪干扰作用下的第个航向测量值，为第个系统白噪声值；S23：定义，，，，式（6）转化为式（7）： （7）；其中：为输出向量，为测量矩阵，为模型参数向量，为噪声向量，表示矩阵转置；S24：对式（7）求取的目标函数为式（8）： （8）；其中：为的估计值，表示的矩阵转置；S25：根据式（8）求取对的偏导数，得到式（9），化简后得到式（10）： （9）； （10）；其中：表示的最小二乘估计的最优估计值，表示的矩阵转置；S26：根据式（10）得到式（11），结合航向测量值得到航向预测值的计算公式为式（12）： （11）； （12）；其中：表示时刻航向预测值，表示当前时刻前推个采样时刻的航向测量值，表示的第维元素；S27：根据式（12）得到式（13），计算出未来步采样时刻的航向预测值： （13）；其中：表示的第维元素，表示当前时刻前推个采样时刻的航向测量值；S3：根据船舶舵角与航向的输入输出运动模型的参数计算船舶航向控制的预测比例积分微分参数，根据船舶海浪干扰下的预测模型参数预测船舶未来时刻的航向，结合船舶航向控制的预测比例积分微分参数及预测的船舶未来时刻的航向计算方向舵指令舵角；S4：船舶的舵机根据计算的方向舵指令舵角对船舶进行定向控制。

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