[發明專利]一種基于事件觸發方案和T-S模糊系統的欠驅動無人艇控制方法

有效

• 申請號: 201911000675.5
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號: CN110673611B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 馬勇;聶宗強
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 劉秋芳;李丹

1.一種基于事件觸發方案和T-S模糊系統的欠驅動無人艇控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立考慮網絡時延影響下的欠驅動無人艇的運動模型；根據運動模型獲得欠驅動無人艇的非線性系統模型；

所述步驟1)中欠驅動無人艇的運動模型如下：

其中，u,v,r分別表示無人艇三自由度的橫蕩，縱蕩和艏搖，m₁₁,m₂₂,m₃₃為船體慣性參數，d₁₁,d₂₂,d₃₃為水動力阻尼系數，τ₁,τ₃分別表示縱向推進力和轉向力矩，s₁,s₂,s₃表示轉換后的坐標；

所述步驟1)中根據運動模型獲得欠驅動無人艇的非線性系統模型，具體如下：

其中，

x(t)＝[x₁ x₂ x₃ x₄ x₅ x₆]^T＝[u v r s₁ s₂ s₃]^T，

u(t)＝[u₁ u₂]^T＝[τ₁ τ₃]^T；

2)利用T-S方法將非線性系統模型模糊化得到無人艇模糊系統模型；

所述步驟2)中利用T-S方法將非線性系統模型模糊化得到無人艇模糊系統模型，具體如下：

根據縱蕩和艏搖變量范圍分別取最大和最小兩個模糊集合，確定系統模糊隸屬函數；

所述步驟2)中利用T-S方法將非線性系統模型模糊化得到無人艇模糊系統模型，具體如下：

參數矩陣A₀中存在非線性項縱蕩x₂和艏搖x₃，根據縱蕩和艏搖的變化范圍，

利用T-S模糊方法分別取最大和最小兩個模糊集合：M_i(x₂(k)),N_i(x₃(k))；i為模糊規則數；

則無人艇模糊系統的整體模型為：x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)，

其中,h_i(x(k))表示由模糊集合確定的隸屬函數；

3)事件觸發方案和T-S模糊控制器協同設計，得到最終的無人艇模糊系統分析模型；

所述步驟3)中，事件觸發方案和T-S模糊控制器協同設計，得到最終的系統分析模型，具體如下：

所述事件觸發方案為離散時間系統的事件觸發機制，用于比較觸發時刻k_t處的最新傳輸狀態x(k_t)和當前的采樣狀態x(k)，判斷是否應該將最新數據傳輸到控制器更新系統的采樣狀態；并根據判斷結果確定系統的采樣狀態更新的觸發時間k_t+1；

所述T-S模糊控制器為

其中，j＝1,2,…r為T-S模糊控制器的模糊規則數，θ_g(k),g＝1,2,...,p；表示模糊控制器的前件變量，h_j(θ(k))表示模糊控制器的隸屬函數，K_j表示模糊系統的控制器增益；為系統數據傳輸時延；

根據事件觸發方案和T-S模糊控制器協同設計，得到最終的系統分析模型：

其中，d(k)為考慮事件觸發方案之后系統的通信時延，d_M為時延上界，e(k)＝x(k_t)-x(k_t+h)；

4)根據欠驅動無人艇閉環控制系統全局穩定的線性矩陣不等式，確定無人艇控制系統模型的事件觸發矩陣W和控制器的增益矩陣K使控制系統穩定。