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申请/专利权人：大连海事大学

申请日：2024-12-17

公开（公告）日：2025-01-14

公开（公告）号：CN119311011A

专利技术分类：

专利摘要：本发明公开了一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法，S1：设定非线性船舶运动数学模型；S2：确定参考航向；S3：设计航向误差虚拟控制器以镇定航向误差；S4：简化航向误差虚拟控制器；S5：设计转向角虚拟控制器以镇定转向角误差并处理第一未知控制增益；S6：简化转向角虚拟控制器；S7：设计航向保持器，以处理非线性船舶运动数学模型中的第二未知控制增益并约束实际舵角。本发明引入Nussbaum函数解决控制增益方向未知的问题，同时避免控制器在面对复杂动态时可能出现的奇异性问题；利用李雅普诺夫函数对舵角进行约束，降低了舵机的转向频率和能量消耗；最终实现在未知控制增益和舵角约束条件下的精确航向控制，提高船舶航行的安全性和可靠性。

专利权项：1.一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法，其特征在于，具体步骤包括：S1：设定具有死区的非线性船舶运动数学模型；S2：设定参考模型，并结合给定的船舶命令航向初始值确定参考航向；S3：基于非线性船舶运动数学模型的实际航向和所述参考航向得到航向误差，并根据所述航向误差设计航向误差虚拟控制器以镇定航向误差；S4：引入第一一阶滤波器简化所述航向误差虚拟控制器，同时利用径向基函数对非线性船舶运动数学模型中的第一非线性项进行近似处理；S5：基于非线性船舶运动数学模型中的实际转向角速度与第一一阶滤波器得到转向角速度误差，根据转向角误差并结合Nussbaum函数设计转向角虚拟控制器，以镇定转向角误差以及处理非线性船舶运动数学模型中的第一未知控制增益；S6：引入第二一阶滤波器简化所述转向角虚拟控制器，同时利用径向基函数对非线性船舶运动数学模型中的第二非线性项进行近似处理；S7：基于非线性船舶运动数学模型中的实际舵角与第二一阶滤波器得到舵角误差，根据舵角误差并结合Nussbaum函数和障碍李雅普诺夫函数设计航向保持器，以处理非线性船舶运动数学模型中的第二未知控制增益并约束实际舵角；S8：判断是否达到设定的仿真时间，若是，则完成航向保持任务，否则，重复步骤S3-S7。

百度查询： 大连海事大学 一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法