[發(fā)明專利]基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210410554.3
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114756029A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張磊;鄭宇鑫;黃子玚;應(yīng)燕青;唐玥琪;杜祥;易廣傑
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 陳晶

1.一種基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1,建立USV運動學(xué)和動力學(xué)模型，并將其轉(zhuǎn)化歐拉-拉格朗日方程；

步驟S2，利用滑膜變結(jié)構(gòu)控制和所述歐拉-拉格朗日方程設(shè)計控制律和自適應(yīng)律，以構(gòu)建動態(tài)事件觸發(fā)控制器；

步驟S3，定義李雅普諾夫候選函數(shù)對所述動態(tài)事件觸發(fā)控制器進(jìn)行穩(wěn)定性分析，同時證明不存在Zeno現(xiàn)象。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，所述USV運動學(xué)和動力學(xué)模型為：

其中，為USV的位置向量，包含位置[x,y]^T和艏向v＝[u,v,r]^T為USV的速度向量，包含前進(jìn)速度u、橫漂速度v和艏搖角速度r；τ＝[τ_u,τ_v,τ_r]^T為USV的推力及力矩向量；τ_b＝[τ_bu,τ_bv,τ_br]^T為USV外界干擾向量；M、C(v)、D(v)分別為慣性坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換矩陣、質(zhì)量慣性矩陣、科里奧利向心矩陣和水動力阻尼矩陣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，所述歐拉-拉格朗日方程為：

其中，M_Q、C_Q、D_Q、分別表示在歐拉-拉格朗日方程下的質(zhì)量慣性矩陣、科里奧利向心矩陣和水動力阻尼矩陣以及USV外界干擾向量，η為當(dāng)前USV位置向量，J為慣性坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換矩陣。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，所述步驟S2具體為：

步驟S201，利用滑膜變結(jié)構(gòu)控制和所述歐拉-拉格朗日方程設(shè)計滑模切換函數(shù)；

步驟S202，通過所述滑模切換函數(shù)設(shè)計控制律和自適應(yīng)律；

步驟S203，基于所述歐拉-拉格朗日方程提出一個動態(tài)變量；

步驟S204，假設(shè)第一次觸發(fā)時刻為t₁＝0，則通過引入所述動態(tài)變量得到觸發(fā)時間序列作為所述動態(tài)事件觸發(fā)控制器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，所述滑模切換函數(shù)為：

其中，s為滑模切換函數(shù),為USV軌跡跟蹤誤差，η為當(dāng)前USV位置向量，η_d為USV期望的位置向量，k₁為3×3的整定對角矩陣。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于動態(tài)事件觸發(fā)的無人艇無模型控制方法，其特征在于，所述控制律和自適應(yīng)律為：

其中，k₁、k₂、a₁、a₂、a₃、a₄、a₅、a₆、μ₁、μ₂和μ₃均為正常數(shù)，和為未知參數(shù)，分別是和的估計值，τ為控制率，J為慣性坐標(biāo)系和隨體坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換矩陣，為當(dāng)前USV位置向量的導(dǎo)數(shù)，s(t_k)為t_k時刻所對應(yīng)的滑模切換函數(shù)。