[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于廣義噪聲船舶靠離泊后推控制器設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110548231.6
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113139301A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 單麒赫;王孝建;滕菲;李鐵山;孟一平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連海事大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F17/15;B63B71/10;G06F119/10;G06F119/14
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于廣義噪聲船舶靠離泊后推控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、引入廣義噪聲，構(gòu)建船舶靠離泊系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；

S2、考慮靠離泊過(guò)程中復(fù)雜波浪對(duì)船舶靠泊運(yùn)動(dòng)的影響，構(gòu)造符合真實(shí)海浪情況的有色噪聲，模擬有色噪聲與白噪聲對(duì)于P-M波浪譜的擬合情況；

S3、引用隨機(jī)微分方程框架中的假定與引理，證明船舶靠離泊系統(tǒng)是否穩(wěn)定；

S4、采用后推法推出船舶靠離泊控制系統(tǒng)的控制器，對(duì)船舶靠離泊系統(tǒng)進(jìn)行控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廣義噪聲船舶靠離泊后推控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S1的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

S11、建立不帶噪聲的船舶靠離泊模型，如下：

其中，表示船的位置，由船舶空間位置X、Y和航向角組成；v＝[u,v,r]^T表示縱蕩、橫蕩和艏搖三自由度運(yùn)動(dòng)速度，表示轉(zhuǎn)換矩陣，M表示慣性動(dòng)力學(xué)參數(shù)矩陣，由水動(dòng)力學(xué)附加慣性和船舶重量慣性組成，D表示阻尼矩陣，τ表示設(shè)計(jì)控制力；

S12、基于建立的船舶靠離泊模型，添加噪聲擾動(dòng)，得到：

其中，ξ表示隨機(jī)進(jìn)程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廣義噪聲船舶靠離泊后推控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S2的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

S21、假設(shè)復(fù)雜波浪是一個(gè)隨機(jī)的過(guò)程，根據(jù)波的理論，長(zhǎng)峰波疊加有不同振幅的余弦波和不同波長(zhǎng)余弦波，將長(zhǎng)峰波用以下公式表示：

其中，a_i、k_i、w_i和θ_i分別表示波幅、波浪數(shù)量、第i個(gè)波的角頻率和初相位；

S22、采用P-M譜，波普的譜密度函數(shù)表示為：

其中，A＝8.1×10^-3g²,表示不同波條件對(duì)應(yīng)的顯著波高；w表示波角頻率；

S23、將模擬的有色噪聲頻譜密度與標(biāo)準(zhǔn)P-M譜進(jìn)行擬合，則有色噪聲頻譜密度為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于廣義噪聲船舶靠離泊后推控制器設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟S3的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

S31、將公式進(jìn)行變形，得到：

則船舶靠離泊系統(tǒng)調(diào)整為如下形式：

其中，

S32、定義則公式通過(guò)上述變換得到：

S33、分析風(fēng)、波浪和流產(chǎn)生的擾動(dòng)強(qiáng)度，作出如下假設(shè)：

A1:過(guò)程ξ(t)是f_t適應(yīng)和分段連續(xù)的，因此存在一個(gè)常數(shù)的K0，

A2:函數(shù)和在t上是間接連續(xù)的，在上滿(mǎn)足利普西茨條件，任意存在一個(gè)依賴(lài)于q的常數(shù)l_q和k₀＞0滿(mǎn)足下面公式：

||G₁(0,t)||+||G₂(0,t)||＜k₀

S34、根據(jù)假設(shè)A2，證明函數(shù)G₁，G₂滿(mǎn)足利普西茨條件：

同理證明得到：

兩個(gè)函數(shù)有界，滿(mǎn)足利普西茨條件；

S35、在A1、A2的假設(shè)下，存在一個(gè)參數(shù)d＞0，一個(gè)函數(shù)V∈C¹和一個(gè)K∞函數(shù)α，和一個(gè)K類(lèi)函數(shù)α滿(mǎn)足下面不等式：

系統(tǒng)具有唯一的全局解，如果是一個(gè)凸函數(shù)，則系統(tǒng)為依概率噪聲到狀態(tài)穩(wěn)定NSS-P，并且系統(tǒng)的狀態(tài)為一個(gè)依概率漸進(jìn)增益。