[發明專利]一種基于事件驅動的廣義預測自適應補給船航向控制方法

有效

• 申請號: 201610859143.7
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106325071B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 王元慧;王莎莎;付明玉;王成龍;庹玉龍;趙亮博;張放;張博;沈佳穎;葛然
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于事件驅動的廣義預測自適應補給船航向控制方法，第一，選用工作在離散狀態下的離散事件觸發器，設計變閾值下的觸發判定函數，在到達觸發時刻時，事件觸發器通過觸發判定函數判斷當前狀態是否滿足觸發條件；第二，通過補給船低頻運動數學模型得出舵角?航向的受控自回歸積分滑動平均模型作為預測模型，采用遺忘因子遞推最小二乘法對預測模型的參數進行在線估計；第三，結合事件驅動觸發器將需要控制的狀態發送給控制器，控制器通過GPC自適應算法解算后輸出舵角控制增量和控制量，實現補給船快速完成靠近階段和并行階段并保持補給階段的航向跟蹤。本發明可以通過較低的代價控制補給船的航向，并且補給船系統的參數變化和環境影響的魯棒性更強。

技術領域

本發明涉及一種基于事件驅動的廣義預測自適應補給船航向控制方法，屬于海上橫向補給技術領域。

背景技術

在現代化的戰爭中，艦船更多的需要在中遠海作戰，海上補給作為海軍后勤保障的重要組成部分，已經越來越受到世界各國海軍的重視。海上橫向補給要求在復雜的海洋環境以及補給裝置等干擾的情況下進行，當補給船從遠處航行到接收船附近時，主要考慮補給船的轉艏運動，在轉向過程中體現了補給船的航向跟蹤能力；當補給船與接收船進行補給作業時，也要控制補給船的艏向跟蹤接收船。事件驅動由“事件”而不是“時間”來決定必要的采樣或者通信的觸發，只有當被控對象的指定狀態滿足觸發的條件時，控制器才會進行解算并更新控制輸入，大大減少了數據的計算和傳輸量。廣義預測(GPC)自適應控制通過預測模型來預測未來產生的航向偏差從而進行校正，即在航向偏差產生之前即可預知，其結合事件驅動觸發器提出一種基于事件驅動的廣義預測自適應控制器可以通過較低的代價控制補給船的航向，并且補給船系統的參數變化和環境影響的魯棒性更強。而在國內外的文獻及專利技術要求中，未見有將此改進方法應用到補給船航向控制中的報道。

發明內容

本發明的目的是為了針對海上橫向補給技術而提供一種基于事件驅動的廣義預測自適應補給船航向控制方法，它在傳統控制系統的基礎上增加了事件觸發器，而且采用變閾值的觸發判定函數來判定當前狀態是否達到觸發條件，結合廣義預測自適應算法控制補給船的航向，并保證了補給船系統的參數變化和環境影響的魯棒性。

本發明的目的是這樣實現的：第一，選用工作在離散狀態下的離散事件觸發器，設計變閾值下的觸發判定函數，在到達觸發時刻時，事件觸發器通過觸發判定函數判斷當前狀態是否滿足觸發條件；

第二，通過補給船低頻運動數學模型得出舵角-航向的受控自回歸積分滑動平均模型作為預測模型，采用遺忘因子遞推最小二乘法對預測模型的參數進行在線估計；

第三，結合事件驅動觸發器將需要控制的狀態發送給控制器，控制器通過GPC自適應算法解算后輸出舵角控制增量和控制量，實現補給船快速完成靠近階段和并行階段并保持補給階段的航向跟蹤。

本發明還包括這樣一些結構特征：

1.定義時間段為t∈[t_k,t_k+1)，時間觸發器的采樣周期為固定間隔T，事件下一個觸發時刻表示為：

其中：h為觸發周期，0＜h＜T,γ((h+1)T)為事件觸發器判斷觸發的閾值，為指數遞減函數，參數范圍ε＞1,0≤α≤1,ε₀≥0；

所述觸發判定函數Γ(s(ψ,e))為：