[發明專利]基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法、無人艇控制平臺

有效

• 申請號: 202010212891.2
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111309029B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 王友清;藺心爽;郭威倫
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

1.一種基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法，其特征在于，所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法包括以下步驟：

第一步，獲取無人艇當前位置與參考位置的直線距離，無人艇當前方向與參考方向的角度差；

第二步，選取長度和角度，當船體偏離距離或偏離角度時，事件觸發器觸發，此時，無人艇的參考路徑更新，并將傳感器測得的數據傳給控制器；

所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法的圓形路徑的路徑跟蹤方法包括：

無人艇的參考路徑為隨時間變化而變化，計算方法為：

其中為計算得出的參考路徑相對于坐標原點的橫坐標，為計算得出的參考路徑相對于坐標原點的縱坐標，為計算得出的參考路徑船頭方向相對于坐標系橫軸正方向的夾角，r為參考路徑的半徑，α為計算得出的角度，β為選取的適當角度；

無人艇當前位置與參考位置的直線距離為：

無人艇當前方向與參考方向的角度差為

事件觸發的條件：|L|＞L₀或|ψ|＞ψ₀；

L₀選取適當長度，ψ₀選取適當角度，當船體偏離一定距離或偏離一定角度時，事件觸發器觸發；無人艇的參考路徑更新，并將傳感器測得的數據傳給控制器；

所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法的直線路徑的路徑跟蹤方法包括：

無人艇的參考路徑為隨時間變化而變化，計算方法為：

其中為計算得出的參考路徑相對于坐標原點的橫坐標，為計算得出的參考路徑相對于坐標原點的縱坐標，為計算得出的參考路徑船頭方向相對于坐標系橫軸正方向的夾角，r為參考路徑的縱坐標，α為計算得出的角度，s為選取的適當距離；

無人艇當前位置與參考位置的直線距離為：L＝n(t)-r；

無人艇當前方向與參考方向的角度差為ψ＝α°；

事件觸發的條件：|L|＞L₀或|ψ|＞ψ₀；

L₀選取適當長度，ψ₀選取適當角度，當船體偏離一定距離或偏離一定角度時，事件觸發器觸發；無人艇的參考路徑更新，并將傳感器測得的數據傳給控制器。

2.如權利要求1所述的基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法，其特征在于，所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法的無人艇的狀態空間模型：

式中，x(t)＝[m(t)?n(t)?θ(t)?v_m(t)?v_n(t)?v_θ(t)]為船體位置和速度狀態；

其中，以無人艇的初始位置為坐標原點，正北方向為縱軸正方向，正東方向為橫軸正方向，m(t)為當前時刻無人艇相對于坐標原點的橫坐標，n(t)為無人艇相對于坐標原點的縱坐標，θ(t)為無人艇船頭方向相對于坐標系橫軸正方向的夾角，v_m(t)為無人艇速度在坐標系橫軸正方向的速度分量，v_n(t)為無人艇速度在坐標系縱軸正方向的速度分量，v_θ(t)＝dθ(t)/dt；u為兩個推進器的控制輸入；y為船體測量輸出；ω(t)為無人艇的外部擾動；A、B、C、D為適當維數的矩陣；

采用輸出反饋控制器，則u(t)＝Hy(t_i)+V；

定義誤差變量e(t)＝y(t_i)-y(t),t∈[t_i,t_i+1]；

控制律變為u(t)＝H(y(t)+e(t))+V＝H(Cx(t)+e(t))+V；

則，無人艇的閉環控制系統為H、V為適當維數的矩陣。

3.一種交通運輸無人艇路徑跟蹤方法，其特征在于，所述交通運輸無人艇路徑跟蹤方法執行權利要求1～2任意一項所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法的步驟。

4.一種水文勘探無人艇路徑跟蹤方法，其特征在于，所述水文勘探無人艇路徑跟蹤方法執行權利要求1～2任意一項所述基于事件觸發的無人艇路徑跟蹤方法的步驟。