[發明專利]基于干擾觀測器和模糊系統的無人艇航跡跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202010126698.7
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111198502B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 陳正;張有功;唐建中;聶勇;朱世強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

1.基于干擾觀測器和模糊系統的無人艇航跡跟蹤控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

第一步：建立無人艇非線性動力學模型；

第二步：設計干擾觀測器來觀測海風、海浪、海流造成的外干擾；

第三步：設計模糊邏輯系統來估計無人艇建模誤差和參數不確定引起的模型不確定性；

第四步：補償外干擾和模型不確定，降低外干擾、模型不確定、系統非線性對于無人艇航跡跟蹤控制的影響，驅動無人艇跟蹤目標航跡；

在第三步中，設計模糊邏輯系統，估計和補償模型不確定性；

其中，表示模糊邏輯系統的估計值，代表模型不確定性的參數,代表模糊邏輯系統的輸入，該輸入包括無人艇的航跡、航速和加速度；ζ(h_m)表示模糊邏輯矩陣；

設計模糊邏輯系統的自適應律為：

其中，γ表示模糊邏輯系統的參數，s表示滑模面；

在第四步中，設計基于干擾觀測器和模糊邏輯系統的無人艇航跡跟蹤控制器

其中，τ表示無人艇的控制輸入,R表示從慣性坐標系到艇體坐標系的旋轉矩陣，ρ表示航跡跟蹤誤差有關的參數，表示模糊邏輯系統的估計值，表示干擾觀測器的估計值，K_v和ξ表示可調的控制器參數，sat(·)表示飽和函數，用來處理滑模控制中存在的抖振問題；

在第一步中，所建立的無人艇非線性動力學模型：

其中，M₀表示無人艇的慣性矩陣，C₀表示無人艇的科里奧利和向心力矩陣，D₀表示無人艇的阻尼矩陣；d_s表示海風、海浪、海流的外干擾，d_m表示系統的模型不確定性；h＝[x y ψ]^T表示無人艇在慣性坐標系中的位姿，x和y表示無人艇在慣性坐標系位置，ψ表示航向角，和分別表示無人艇的航速和加速度；

在第二步中，所設計的干擾觀測器為：

其中H表示常值矩陣參數。

2.根據權利要求1所述的基于干擾觀測器和模糊系統的無人艇航跡跟蹤控制方法，其特征在于：所述的飽和函數sat(·)定義為：

Δ表示邊界層，