[發明專利]面向無人艇自主靠泊的運動控制方法

有效

• 申請號: 201810044826.6
• 申請日: 2018-01-17
• 公開（公告）號: CN108267955B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 廖煜雷;賈知浩;張偉斌;李曄;陳啟賢;張偉;王磊峰;王博;莊佳園
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.面向無人艇自主靠泊的運動控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)由系統獲取當前的期望速度u_expect(t)和當前的實際速度u_actual(t)，利用公式計算出實際速度與期望速度之間的偏差e和偏差率

(2)判斷當前期望速度u_expect(t)是否大于閾值u，是則選用遠端模糊規則，否則選用近岸模糊規則；

(3)根據步驟(2)中選取的模糊規則，將步驟(1)中得到的偏差e和偏差率作為模糊規則輸入，經過模糊化，模糊調整和解模糊后輸出PID控制參數改變量ΔK_p,ΔK_i,ΔK_d，利用公式更新K_p,K_i,K_d參數；

(4)將偏差e和新的控制參數帶入PID控制器，解算出期望控制指令并傳遞給執行器，同時令t＝t+1，返回步驟(1)；

步驟(1)所述的計算實際速度與期望速度之間的偏差e和偏差率采用公式：

e＝u_except(t)-u_actual(t)

其中，t為控制器的步長；

步驟(2)所述的閾值u根據LOS視距制導法獲得，即u＝f(Δr)其中Δr是用來調整無人艇航速的因數，無人艇在與最終目標點接近的過程中，航速的控制模型定義為下式：

式中：V_t表示無人艇t時刻的速度大小，r表示無人艇到目標點的視線距離；

步驟(3)所述的更新K_p,K_i,K_d參數采用公式：

其中，K'_p,K'_i,K'_d為上一個控制節拍下的控制參數；

將e,ΔK_p,ΔK_i,ΔK_d的模糊論域均定義為{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，為了確保模糊控制器的精度要求，將控制器輸入、輸出都劃分為七檔{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，分別表示負大、負中、負小、零、正小、正中、正大，模糊隸屬度函數選擇應用較為普遍的三角型隸屬度函數，采用面積中心平均法作為解模糊化的方法；

(a)遠端模式模糊規則的確定

根據以上的參數整定原則，采用MAMDANI推理模型,同時結合輸入/輸出變量以及隸屬度曲線的確定，分析人的實際豐富操縱經驗可以產生如下一系列的航向、航速控制規則語言：

......

得到調整K_p，K_i，K_d三個參數的修正量ΔK_p，ΔK_i，ΔK_d的模糊規制表；

(b)近岸模式規則表的確定

從限制超調現象出現出發，盡可能的使無人艇航向、航速快速響應，得到調整K_p，K_i，K_d三個參數的修正量ΔK_p，ΔK_i，ΔK_d的模糊規制表。