[發(fā)明專利]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船艇航向自抗擾控制系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910502847.2
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號: CN110209054A
• 公開（公告）日: 2019-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范云生;范興宇;趙永生
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船艇航向自抗擾控制系統(tǒng)，其特征在于包括：

采集無人船艇的實(shí)際航向角信息的傳感器磁羅經(jīng)；

接收所述傳感器磁羅經(jīng)傳送的實(shí)際航向角信息的自抗擾單元，所述自抗擾單元同時接收用戶傳送的設(shè)定航向角和對無人船艇的控制量；所述自抗擾單元包括跟蹤微分器、擴(kuò)張狀態(tài)觀測器、非線性狀態(tài)誤差反饋模塊和擾動補(bǔ)償模塊；

所述跟蹤微分器接收設(shè)定航向角信息計(jì)算出近似航向角及該近似航向角的微分信號；

所述擴(kuò)張狀態(tài)觀測器接收實(shí)際航向角信息和無人船艇的控制量獲得無人船艇實(shí)際航向角及其微分的狀態(tài)估計(jì)值以及未知擾動的估計(jì)值；

所述非線性狀態(tài)誤差反饋模塊接收跟蹤微分器傳送的近似航向角及該近似航向角的微分信號以及擴(kuò)張狀態(tài)觀測器傳送的無人船艇實(shí)際航向角及其微分的狀態(tài)估計(jì)值獲得控制分量；

所述擾動補(bǔ)償模塊接收非線性狀態(tài)誤差反饋模塊傳送的控制分量并利用未知擾動的估計(jì)值對控制分量進(jìn)行擾動補(bǔ)償、得到無人船艇的控制量；

接收所述傳感器磁羅經(jīng)傳送的實(shí)際航向角信息以及無人船艇控制量的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器，所述RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器對自抗擾單元內(nèi)的誤差反饋系數(shù)β₁和微分誤差反饋系數(shù)β₂進(jìn)行優(yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船艇航向自抗擾控制系統(tǒng)，其特征還在于：所述RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器對控制量和實(shí)際航向角進(jìn)行在線辨識：在每一周期內(nèi)通過對控制量和實(shí)際航向角進(jìn)行學(xué)習(xí)從而修正網(wǎng)絡(luò)參數(shù)基寬向量、中心矢量和權(quán)值向量，確定RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器的輸出值為實(shí)際航向的逼近值、同時得到無人船艇的Jacobian信息，利用梯度下降法調(diào)整非線性狀態(tài)誤差反饋模塊內(nèi)的誤差反饋系數(shù)β₁和微分誤差反饋系數(shù)β₂，所述無人船艇的Jacobian信息為無人船艇實(shí)際航向角對控制量的偏導(dǎo)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船艇航向自抗擾控制系統(tǒng)，其特征還在于：

所述RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器采用在線辨識方式修正自身網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，使其輸出值為實(shí)際航向的逼近值，具體方法如下：

選取性能指標(biāo)函數(shù)為：

其中y(k)為實(shí)際航向，y_m(k)為RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識器輸出值；采用如下梯度下降法獲取：基寬向量b、節(jié)點(diǎn)的中心矢量C以及權(quán)值向量ω

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的無人船艇航向自抗擾控制系統(tǒng)，其特征還在于：

利用Jacobian信息采用梯度下降法實(shí)現(xiàn)對誤差反饋系數(shù)β₁和微分誤差反饋系數(shù)β₂的在線調(diào)整，具體方法如下：選取性能指標(biāo)函數(shù)為：

其中r(k)為設(shè)定航向角，y(k)為實(shí)際航向角；采用梯度下降法對誤差反饋系數(shù)β₁和微分誤差反饋系數(shù)β₂進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整公式如下：

其中為Jacobian信息。