[發明專利]一種無人艇艏向航速分級控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201910164055.9
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109808853A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 謝少榮;王純新;張丹;陳匯資;彭艷;李孝偉;羅均;蒲華燕;柯俊
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B63B49/00
• 分類號: B63B49/00;B63B35/00;G01S17/93;B63H25/06
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務所(普通合伙) 41155
• 代理人: 付紅莉;周玉青

1.一種無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，包括控制器、制導系統、氣象儀和擾動觀測器；所述控制器與制導系統、擾動觀測器連接，所述氣象儀與擾動觀測器連接；所述控制器包括航速控制器和艏向控制器，所述航速控制器、艏向控制器均與驅動無人艇行駛的動力裝置連接。

2.根據權利要求1所述的無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，所述制導系統包括導航模塊、避障模塊和路徑規劃模塊，所述路徑規劃模塊與導航模塊、避障模塊、控制器連接。

3.根據權利要求2所述的無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，所述擾動觀測器包括航速擾動觀測器和艏向擾動觀測器，所述航速擾動觀測器與航速控制器連接，所述艏向擾動觀測器與艏向控制器連接。

4.根據權利要求3所述的無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，所述氣象儀包括風速風向儀和海浪檢測儀。

5.根據權利要求1-4任一所述的無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，所述航速控制器中運行的自主控制程序包含有反步自適應控制算法，所述艏向控制器中運行的自主控制程序包含有滑模變結構控制算法。

6.根據權利要求5所述的無人艇艏向航速分級控制系統，其特征在于，所述航速控制器中運行的自主控制程序還包含有梯度下降優化算法，所述艏向控制器中運行的自主控制程序還包含有粒子群優化算法。

7.一種利用權利要求1或2或3或4或6所述無人艇艏向航速分級控制系統控制無人艇艏向航速的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）開啟制導系統，制導系統根據設定航線控制無人艇開始航行；

（2）當無人艇的制導系統探測到有障礙物時，根據障礙物情況實時更新設定航線，并將更新后的設定航線傳輸給控制器，控制器控制無人艇的動力裝置按照制導系統的設定航線航行；

（3）通過氣象儀監測的海上的風浪信號，并將風浪信號傳輸給擾動觀測器，擾動觀測器根據接收的風浪信號估算風浪對無人艇航速和艏向的擾動結果，并將擾動結果傳輸給控制器；

（4）航速控制器根據設定航速與實時監測的航速之間的誤差以及接收到的擾動結果，調整無人艇的航速，并將航速數據信號傳輸給無人艇的動力裝置，使無人艇的航速穩定在允許誤差范圍內；艏向控制器根據設定艏向角與實時監測的艏向角之間的誤差以及接收到的擾動結果，調整無人艇的艏向，并將艏向數據信號傳輸給無人艇的動力裝置，使無人艇的艏向穩定在允許誤差范圍內。