[發明專利]基于誤差船舶航向的控制方法及裝置有效
| 申請號： | 202110368216.3 | 申請日： | 2021-04-06 |
| 公開（公告）號： | CN112987753B | 公開（公告）日： | 2023-08-01 |
| 發明（設計）人： | 王曉原;夏媛媛;姜雨函;朱慎超;郝倫;范成葉;高杰 | 申請（專利權）人： | 智慧航海（青島）科技有限公司 |
| 主分類號： | G05D1/02 | 分類號： | G05D1/02 |
| 代理公司： | 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390 | 代理人： | 張永輝 |
| 地址： | 266200 山東省*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 誤差 船舶 航向 控制 方法 裝置 | ||
1.一種基于誤差船舶航向的控制方法，其特征在于，包括：
基于預先確定的船舶數學模型確定第一控制量；根據如下公式確定第一控制量：
其中，M(x)為慣性矩陣，τFF為第一控制量，σ(x)為阻尼項，xd為船舶航向角的期望值；
基于當前時刻的測量值與期望值之間的誤差，確定反饋控制誤差總量；基于如下公式確定所述反饋控制誤差總量τFB：
其中，為當前時刻的測量值與期望值之間的誤差，為比例矩陣，為積分矩陣，Kp、Ki為控制器調節參數，r表示艏搖角速度；
基于所述第一控制量和所述反饋控制誤差總量確定第二控制量；
第二控制量τ根據如下公式確定：
基于所述第二控制量控制所述船舶航向；其中基于非線性PID算法，以及所述第二控制量中的第二對地速度，控制所述船舶的對地速度。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述船舶數學模型為兩個自由度的數學模型，所述兩個自由度分別對應對地速度以及艏搖角速度。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，基于非線性PID算法，以及所述第二控制量中的第二對地速度，控制所述船舶的對地速度包括：
基于如下公式確定PID參數，基于PID參數控制所述船舶的對地速度：
其中，U(t)為第二對地速度，sin[ae(t)]為非線性的誤差，a為設計參數，PID參數中的p為比例信號，PID參數中的i為積分信號，PID參數中的d為微分信號。
4.一種基于誤差船舶航向的控制裝置，其特征在于，包括：
確定模塊，用于基于預先確定的船舶數學模型確定第一控制量；根據如下公式確定第一控制量：
其中，M(x)為慣性矩陣，τFF為第一控制量，σ(x)為阻尼項，xd為船舶航向角的期望值；
所述確定模塊還用于，基于當前時刻的測量值與期望值之間的誤差，確定反饋控制誤差總量；基于如下公式確定所述反饋控制誤差總量τFB：
其中，為當前時刻的測量值與期望值之間的誤差，為比例矩陣，為積分矩陣，Kp、Ki為控制器調節參數，r表示艏搖角速度；
所述確定模塊還用于，基于所述第一控制量和所述反饋控制誤差總量確定第二控制量；第二控制量τ根據如下公式確定：
控制模塊，用于基于所述第二控制量控制所述船舶航向，其中基于非線性PID算法，以及所述第二控制量中的第二對地速度，控制所述船舶的對地速度。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述船舶數學模型為兩個自由度的數學模型，所述兩個自由度分別對應對地速度以及艏搖角速度。
6.一種電子設備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述計算機程序時實現上述權利要求1至3任一項所述的方法的步驟。
7.一種存儲介質，其特征在于，所述存儲介質存儲有一個或者多個程序，所述一個或者多個程序可被一個或者多個處理器執行，以實現權利要求1～3中任一項所述的基于誤差船舶航向的控制方法。
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