[發明專利]一種減搖鰭多反饋升力信號的分步融合方法

在審

• 申請號: 201910017761.0
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109625205A
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 孫明曉;欒添添;徐軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: B63B39/06
• 分類號: B63B39/06;G05B23/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種減搖鰭多反饋升力信號的分步融合方法。本發明包括：利用A/D模塊采集減搖鰭的升力信號和鰭角信號；利用序貫融合方法解算初步融合升力，并解算升力測量信號與初步融合升力均方差；利用線性變換方法解算鰭角折算升力，并解算鰭角折算升力與初步融合升力均方差；比較上述解算的均方差，保留可靠的升力信號；利用嶺估計將保留的升力信號進一步融合得到最終融合升力信號；解算最終融合升力信號與實際升力信號的均方差，與前面解算的均方差作比較，驗證所發明的升力融合方法的準確性。該方法的優點在于所設計序貫融合濾波算法能夠加快融合速度，還可以去除出現故障或缺失的檢測升力信號，采用嶺估計融合算法提高系統的可靠性。本發明通過仿真實驗驗證了融合方法的準確性和有效性。

(一)技術領域

本發明是一種減搖鰭多反饋升力信號的分步融合方法。

(二)背景技術

在實際工程應用中，由于角度測量簡單可靠，常規減搖鰭控制系統多采用檢測鰭角進行控制，但將鰭角折算升力時偏差較大，造成升力信號的不準確，進而影響減搖效果。而采用實際檢測的動態升力信號作為反饋，可解決鰭角反饋控制的不足，但該技術目前仍處于理論研究階段，因而可靠的方式是在常規系統上進行改進。

由于減搖鰭所處環境惡劣，檢測動態升力的傳感器所處位置及安裝方式特殊等因素影響，動態升力檢測信號容易受到干擾，存在準確性、實時性和可靠性不高的問題。由于不同升力檢測方案中各傳感器安裝在不同位置互不影響，而單一傳感器檢測時含有一定不確定性或干擾信號，為此對測得的升力進行信號融合濾波，去除干擾和不利因素的影響，使其相互補充和印證，解決單一傳感器的不足。但信號融合有可能會帶來滯后，對控制系統反饋造成不良影響，進而導致控制實時性不佳。因而需要設計合適的融合濾波算法加快融合速度。

另外，基于常規鰭角檢測的簡易性和可靠性，以及在低航速和高海況時的不可替代，可將融合濾波后的升力檢測信號與常規鰭角折算升力信號進行計算比較處理，以找到出現故障的傳感器或各種原因導致的信號缺失。由于檢測升力的傳感器位于鰭軸的不同部分，屬于同一性質的物理量，可將其先進行快速融合，通過比較鰭角折算升力信號和檢測的動態升力信號，去除出現故障或缺失的檢測升力信號，再次采用合適的融合算法提高系統的可靠性。

為此，本發明的目的在于提出減搖鰭多種反饋方式下升力信號的融合方法。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種減搖鰭多反饋升力信號的分步融合方法。

本發明的目的是這樣實現的：

(1)利用A/D模塊采集減搖鰭的升力信號和鰭角信號；

(2)利用序貫融合方法解算初步融合升力，并解算升力測量信號與初步融合升力均方差；

(3)利用線性變換方法解算鰭角折算升力，并解算鰭角折算升力與初步融合升力均方差；

(4)比較步驟(2)和步驟(3)解算的均方差，如果步驟(2)解算的均方差小于步驟(3)解算的均方差，則保留可靠的升力信號，否則去除故障或缺失的升力信號；

(5)利用嶺估計將步驟(4)保留的升力信號進一步融合得到最終融合升力信號；

(6)解算步驟(5)的最終融合升力信號與實際升力信號的均方差，與步驟(2)和步驟(3)解算的均方差作比較，驗證所發明的升力融合方法的可靠性。