[發明專利]艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法

有效

• 申請號: 201810602151.2
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108563113B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 王磊峰;廖煜雷;潘愷文;李曄;張蔚欣;姜權權;范佳佳;賈知浩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法，其特征在于：步驟如下：

步驟(1)由制導模塊給出艦船的期望艏向ψ^*(k)，其中k為離散控制系統的運行時刻；

步驟(2)由艏向傳感器測量得到系統實際艏向ψ(k)，將所述艦船期望艏向與實際艏向相減，得到艏向誤差e(k)＝ψ^*(k)-ψ(k)，如果艏向誤差絕對值|e(k)|小于設定的閾值e₀并保持，則波浪滑翔器艏向控制系統實際輸出穩定收斂到期望輸出，跳出循環；否則將e(k)作為外環導航控制器的輸入，解算出期望轉艏角速度r^*(k)，進入步驟(3)；

步驟(3)無模型自適應控制器根據控制系統輸出的歷史數據u(i)，i＝1,2,…,k-1和系統轉艏角速度的歷史數據r(i)，i＝1,2,…,k-1，估算系統偽偏導數

步驟(4)根據系統偽偏導數系統轉艏角速度的歷史數據r(i)，i＝1,2,…,k-1以及控制系統輸出當前值和歷史數據u(i)，i＝1,2,…,k，計算系統轉艏角速度的預測值

步驟(5)由角速度傳感器測量得到系統實際轉艏角速度的測量值r(k)；

步驟(6)采用卡爾曼濾波器對系統轉艏角速度估計，得到系統轉艏角速度的估計值其中在卡爾曼濾波器中，系統轉艏角速度的預測值作為狀態值的下一步預測，將系統實際轉艏角速度的測量值r(k)作為狀態觀測值；

步驟(7)將所述系統轉艏角速度的估計值作為無模型自適應控制器的輸入，解算出控制系統期望輸出u^*(k+1)；

步驟(8)執行機構驅動艦船轉向，進入步驟(2)進行循環。

2.根據權利要求1所述的艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法，其特征在于：步驟(2)中所述的外環導航控制器，控制算法包括PID、模糊PID或S面。

3.根據權利要求2所述的艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法，其特征在于：步驟(3)中所述的無模型自適應控制器，包括緊格式無模型自適應控制器、偏格式無模型自適應控制器、全格式無模型自適應控制器。

4.根據權利要求3所述的艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法，其特征在于：步驟(3)中所述的控制系統輸出可以是期望舵角，或期望轉艏力矩。

5.根據權利要求4所述的艦船用多回路無模型自適應艏向控制方法，其特征在于：步驟(2)中所述的艏向傳感器和步驟(5)中所述的角速度傳感器，為磁羅經或慣導，艏向傳感器和角速度傳感器可采用一個集成傳感器或兩個獨立傳感器。