[發明專利]基于跟隨領航者法的航速航向協同控制編隊航行控制方法

有效

• 申請號: 201710468399.X
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107168329B
• 公開（公告）日: 2018-03-27
• 發明（設計）人: 于瑞亭;馮志強;鄭宗貴
• 申請（專利權）人: 南京長峰航天電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.一種基于跟隨領航者法的航速航向協同控制編隊航行控制方法，其特征是，船舶編隊包括領航者和跟隨者，領航者的速度和航向記為(V₁,ψ₁)，跟隨者的速度和航向記為(V₂,ψ₂)，其中：

領航者的航行控制方法包括如下步驟：

步驟1-1)設置領航者需要跟蹤航跡點序列(T₁₁,T₁₂)，航跡點序列中的點T₁₁，T₁₂為船舶的目標點，其中，T₁₁的坐標記為(x_d1,y_d1)，T₁₂的坐標記為(x_d2,y_d2)，并計算目標航線角ψ_d；

步驟1-2)計算領航者距離目標航線T₁₁-T₁₂的垂直距離d₁₁；

步驟1-3)獲取船舶的當前航向角ψ₁，通過航向角ψ₁與目標航線角ψ_d之間的偏差，計算出舵角控制回路的期望舵角δ_c；

步驟1-4)通過舵角傳感器獲取船舶的舵角信息，計算當前舵角值與步驟1-3)計算得到的期望舵角之間的偏差，再利用船舶上的舵角執行機構調整船舶舵的方位；

跟隨者控制方法包括如下步驟：

步驟2-1)跟隨者接收領航者的位置、航向角ψ₁和速度V₁信息；

步驟2-2)根據領航者的位置和跟隨者自身的位置信息，根據編隊隊形形狀計算跟隨者距離期望位置T₂₁的橫向距離誤差d₂₁和縱向距離誤差d₂₂，無需計算T₂₁的具體坐標值；

步驟2-3)計算跟隨者的驅動速度V₂，其中，V₂是與縱向距離誤差d₂₂和V₁有關的函數，當d₂₂→0時，V₂→V₁；

步驟2-4)計算跟隨者的驅動航向ψ₂，其中，ψ₂是與橫向距離誤差d₂₁和ψ₁有關的函數，當d₂₁→0時，ψ₂→ψ₁；

步驟2-5)通過控制油門和舵角使d₂₂→0和d₂₁→0，跟隨者的航速和航向將隨之收斂于(V₁,ψ₁)，即跟隨者的速度和航向與領航者保持一致，從而實現編隊航行隊形形成和保持控制；

所述步驟2-3)中跟隨者的驅動速度驅動d₂₂→0，Δ_v→0使得V₂→V₁；

所述步驟2-4)中跟隨者的驅動航向驅動d₂₁→0，Δ_ψ→0使得ψ₂→ψ₁；

k為曲線斜率，MAX代表控制最大值，其中k、MAX的取值可根據實際控制機構的性能以及經驗值確定。

2.根據權利要求1所述的一種基于跟隨領航者法的航速航向協同控制編隊航行控制方法，其特征是，所述步驟1-1)中目標航線角ψ_d的過渡計算變量的計算公式為其中，c為船舶目標點T₁₁、目標點T₁₂與地心所構成的地心角，cos(c)為其余弦值。