[發明專利]一種事件觸發的無人艇集群分布式協同控制器、結構及方法

在審

• 申請號: 202110098948.5
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112882473A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 王丹;張義博;王浩亮;劉陸;李鐵山;彭周華
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 大連至誠專利代理事務所(特殊普通合伙) 21242
• 代理人: 張海燕;楊威

1.一種事件觸發的無人艇集群分布式協同控制方法，其特征在于，包括：

建立無人艇集群運動模型；所述無人艇集群運動模型，包括：無人艇運動模型和通訊網絡模型；

控制器對由通訊網絡接收到的無人艇集群信號進行偏差處理，輸出協同制導信號；

控制器根據所述協同制導信號、無人艇的速度信號及所述并行學習辨識模塊輸出的逼近信號和辨識信號，輸出動力學控制信號；

控制器根據無人艇的速度信號、加速度信號及所述動力學控制信號，輸出逼近信號和辨識信號；

控制器根據所述動力學控制信號輸出非周期執行信號，當滿足預設執行事件時，將所述非周期執行信號輸入至無人艇，以調節無人艇執行機構的動作頻率，使得無人艇與所述無人艇集群中其他無人艇的動作保持協同；

控制器根據無人艇的位置信號和速度信號輸出非周期通訊信號，當滿足預設通訊事件時，向通訊網絡發送無人艇的動作信息。

2.一種事件觸發的無人艇集群分布式協同控制器，其特征在于，包括：

協同路徑跟蹤制導模塊、動力學控制模塊、并行學習辨識模塊非周期執行調節器及非周期通訊調節器；

所述協同路徑跟蹤制導模塊，用于對接收到的無人艇集群信號進行偏差處理，輸出協同制導信號；所述無人艇集群，包括：至少一艘領航無人艇、多艘跟隨無人艇及通訊網絡；

所述動力學控制模塊，用于根據所述協同制導信號、無人艇的速度信號及所述并行學習辨識模塊輸出的逼近信號和辨識信號，輸出動力學控制信號；

所述并行學習辨識模塊，用于根據無人艇的速度信號、加速度信號及所述動力學控制信號，輸出逼近信號和辨識信號；

所述非周期執行調節器，用于根據所述動力學控制信號輸出非周期執行信號，當滿足預設執行事件時，將所述非周期執行信號輸入至無人艇，以調節無人艇執行機構的動作頻率，使得無人艇與所述無人艇集群中其他無人艇的動作保持協同；

所述非周期通訊調節器，用于根據無人艇的位置信號和速度信號輸出非周期通訊信號，當滿足預設通訊事件時，向通訊網絡發送無人艇的動作信息。

3.一種基于權利要求2所述的事件觸發的無人艇集群分布式協同控制結構，其特征在于，還包括：所述協同路徑跟蹤制導模塊的輸入端連接所述通訊網絡的輸出端η_r,j(θ_j)、和非周期通訊調節器的輸出端所述動力學控制模塊的輸入端連接所述協同跟蹤制導模塊的輸出端α_i和所述并行學習辨識模塊的輸出端所述并行學習辨識模塊的輸入端連接所述動力學控制模塊的輸出端和無人艇的輸出端x_i,2；所述非周期執行調節器的輸入端連接所述動力學控制模塊的輸出端所述非周期通訊調節器的輸入端連接無人艇的輸出端x_i,1和x_i,2。

4.根據權利要求2所述的一種事件觸發的無人艇集群分布式協同控制器，其特征在于，所述協同路徑跟蹤制導模塊，包括：

協同偏差生成器、信號放大器A、信號比較器A及信號衰減器；

所述協同偏差生成器的輸入信號包括所述非周期執行調節器輸出的非周期位置信號相鄰無人艇的非周期位置信號及領航艇的位置信號η_r,j(θ_j),j∈L_i；所述的協同偏差生成器輸出的誤差信號由式(1)得到：

其中，θ_j為領航艇的路徑參數；i為無人艇編號；

所述協同路徑跟蹤制導模塊輸出的制導信號α_i由式(2)得到：

所述協同偏差生成器輸出的誤差信號通過所述信號放大器A放大k_i,1倍后，與相鄰無人艇的非周期速度信號和領航艇的非周期速度信號通過所述信號比較器A進行比較，比較后得到的信號通過所述信號衰減器衰減d_i倍，作為所述協同路徑跟蹤制導模塊輸出的制導信號。