[發明專利]網絡化水面艦艇跟蹤控制方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202110577890.2
• 申請日: 2021-05-26
• 公開（公告）號: CN113359781B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 張秋月;許坤婷;葛明峰;丁騰飛;梁昌鐸;黃凱倫;董玖旺;蘇鵬
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種網絡化水面艦艇跟蹤控制方法，其特征在于，所述網絡化水面艦艇跟蹤控制方法包括以下步驟：

對N個水面艦艇進行動力學和運動學建模，得到動力學與運動學模型，并從所述N個水面艦艇設定一個虛擬領導者，其余設定為跟隨者；

所述動力學與運動學模型的表達式為：

其中，i∈{1,2,…,N}表示水面艦艇的序號，表示地球定點位置(X_i,Y_i)的坐標，(Ψ_i)為航向角，代表實數集合，表示n維歐幾里得空間；表示物體速度矢量(υ_xi,υ_yi)的坐標，(ω_i)為角速度；表示地球固定坐標中的速度/角速度矢量；是控制輸入；是擾動向量，其中，M_i，C_i(υ_i)和D_i(υ_i)分別是慣性矩陣、科里奧利和向心矩陣、流體動力阻尼矩陣；是變換矩陣；

虛擬領導者在地球固定坐標中的參考軌跡表達式為：

其中，分別是虛擬領導者在地球固定坐標中的位置/姿態向量、速度/角度向量和加速度向量；

建立各水面艦艇之間的有向拓撲圖；

根據所述動力學與運動學模型和所述有向拓撲圖，設計分層控制框架下的滑模面以及控制算法，所述控制算法包括：分布式估計層的控制算法和本地控制層的控制算法；

所述分層控制框架下的滑模面包括：分布式估計層的滑模面和本地控制層下的滑模面，分別為：

其中，為分布式估計層的滑模面，為本地控制層的滑模面，首先定義為X_i,Y_i,Ψ_i,θ_Xi,θ_Yi,ω_i的估計值，分別是的估計值；然后定義h_i表示編隊偏移，Υ_s1,Υ_s2分別是分布式估計層和本地控制層的預定義時間，且Υ_s1＞0,Υ_s2＞0；γ₁，γ₂是正常數，且0＜γ₁＜1，0＜γ₂＜1；表示Hadamard定理的值，如果x＝[x₁,x₂,…x_n]^T，y＝[y₁,y₂,…y_n]^T，那么sig(x)^m定義為sig(x)^m＝[sgn(x₁)|x₁|^m,sgn(x₂)|x₂|^m,…,sgn(x_n)|x_n|^m]^T，其中|x|＝[|x₁|,|x₂|,…,|x_n|]^T，sgn(x)是符號函數，m是正常數；

根據所述分布式估計層的控制算法估計虛擬領導者的狀態，跟隨者在所述分布式估計層達到編隊隊形，實現編隊控制；根據所述本地控制層的控制算法驅動每個水面艦艇在預定義時間內跟蹤到虛擬領導者。