[發明專利]一種基于事件觸發的動力定位船舶H∞

在審

• 申請號: 202211427138.0
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115712244A
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發明（設計）人: 欒添添;譚政綱;孫明曉;李鳴陽;王海濱;劉彩云;王璐璐
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于事件觸發的動力定位船舶H_∞最優控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1

動力定位船舶狀態空間模型表示為

式中，x(t)∈Rⁿ是狀態向量，A∈R^n×n是系統矩陣，u(t)∈R^m是控制輸入向量，B＝g(t)∈R^n×m，E＝k(t)∈R^n×q是光滑函數矩陣，ω(t)∈R^q表示由未建模的動力學風、洋流和二階波浪漂移引起的慢變環境干擾，這些干擾都包含在偏差項內；

步驟2

引入一個采樣數據系統其特征是事件觸發瞬間序列單調遞增，λ_j是第j次連續采樣瞬間且λ_j＜λ_j+1，采樣數據系統的輸出是一系列采樣狀態所提出的控制方案中，控制器在事件觸發時刻t∈[λ_j,λ_j+1]更新，假設采樣數據系統的任務延遲為零，定義當前狀態x(t)和采樣狀態之間的事件觸發誤差為

步驟3

在t＝λ_j觸發條件不滿足時，則觸發一個事件，然后，對系統狀態進行采樣，將事件觸發誤差e_j(t)重置為0，t＝λ_j時，控制器基于新采樣狀態更新，使用零階保持器后，獲得的控制序列變為連續輸入信號對于動力定位船舶模型，基于事件觸發的自適應模型為

步驟4

構建一個事件觸發控制率υ(t)，使得動力定位系統(3)漸近穩定，且L₂增益小于等于γ，即

式中，γ是規定的正常數，Q和R為對稱的正定矩陣；

步驟5

在時間觸發情況下，值函數定義為

非線性Bellman方程為

式中，表示偏導數算子，將H_∞最優控制問題公式化為二人零和差分博弈，控制輸入是一個最小化的參與者，干擾是一個最大化的參與者，此時，有唯一解(u^*,ω^*)，u^*和ω^*是最優控制和最壞情況干擾，相應的HJI方程為

步驟6

根據值函數(5)，Bellman方程(6)的解是反饋控制和干擾策略的最優值函數V^*(t)，最優控制和最壞情況下的干擾策略為

步驟7

在事件觸發條件下，基于采樣狀態信息更新控制輸入，式(8)可以寫為

式中，通過事件觸發控制率(10)，HJI方程(7)在每個觸發瞬間t＝λ_j為

步驟8

近似的哈密頓函數為

式中，e是殘差方程誤差，為臨界神經網絡W_c的未知理想權重估計，是觸發時刻λ_j處，基于事件觸發條件下的理想權重估計值，基于并行學習技術，臨界神經網絡權重可以由記錄數據和當前數據同時更新，將時間t_k的殘差方程誤差定義為

式中，r(t_k)是對應于臨界神經網絡權重的記錄數據；

步驟9

選擇以最小化相應的平方殘差E＝(1/2)e^Te，定義臨界神經網絡一種新的權重調整律為

式中，σ表示存儲數據點的索引，α＞0表示學習率，σ_k為時間t_k∈[λ_j,λ_j+1),k∈[1,2,...p],j∈N的存儲數據，p是存儲的樣本數，臨界網絡和干擾策略是根據時間驅動策略更新的，而控制策略是根據事件觸發機制更新的。