[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

本發明涉及一種基于事件觸發的動力定位船舶H_∞最優控制方法，所述方法包括：建立動力定位船舶的三自由度動力學模型和運動學模型；引入一個采樣數據系統，將動力定位船的魯棒H_∞控制問題轉化為二人零和差分博弈；利用事件觸發的控制策略和時間觸發的干擾策略，降低信號傳遞次數，僅當不滿足觸發條件時才更新事件觸發控制器；同時，提出事件觸發的并行學習算法，給出臨界神經網絡一種新的權重調整律，使控制輸入有界。所提出方法避免了船舶動力定位系統在H_∞控制設計中復雜的HJI不等式求解過程，減少了計算負擔，不會產生不必要的信道占用，此外，提供最小采樣時間的正下界以避免Zeno行為，即在有限的時間內出現無限次事件。

技術領域

本發明屬于船舶運動控制領域，涉及一種基于事件觸發的動力定位船舶H_∞最優控制方法。

背景技術

隨著人們對海洋資源不斷地勘探與開發，船舶動力定位技術得到了迅速發展。面對復雜多變的海洋環境，對海上作業船舶的效率、安全性、自動化程度提出了更高的技術要求。近年來，關于動力定位船舶的研究主要存在兩個問題：第一，在傳統網絡控制系統中，控制信號連續不斷地從控制器傳輸到執行器,不僅增加了計算負擔而且會產生不必要的信道占用。第二，船舶控制問題中穩定性、控制性能以及魯棒性等是其主要關心的問題，目前對船舶魯棒控制研究大部分都是以忽略模型之間相互耦合影響為前提的，作為解決實際魯棒控制問題的有效手段之一，非線性H_∞控制因其復雜的HJI(Hamilton-Jacobi-Isaacs)不等式求解而受限，這給實際應用帶來較大的難度。

專利CN111381595A《基于事件觸發的船舶動力定位方法》中：在事件觸發控制系統的研究上存在不足，系統的自適應參數選取偏小，穩定性證明上并不完善，全回轉推進器的方位角變化不合理。論文《考慮事件觸發輸入的船舶自適應動力定位控制》自適應參數取值過小，6個參數選取過于接近，且未關注推進器存在固有的非線性動力學，如死區、飽和、滯后等。

基于上述分析，本發明提出了一種基于事件觸發的動力定位船舶H_∞最優控制方法。利用事件觸發的控制策略和時間觸發的干擾策略，降低信號傳遞次數，僅當不滿足觸發條件時才更新事件觸發的控制器，減少設備與控制器之間的通信，提供最小采樣時間的正下界，以避免事件觸發系統在有限時間內觸發次數無窮大，即Zeno行為。同時，將H_∞最優控制問題化為二人零和差分博弈，避免非線性H_∞控制設計中復雜的HJI不等式求解過程，便于實際應用。

發明內容

本發明的目的是提出一種基于事件觸發的動力定位船舶H_∞最優控制方法，解決HJI不等式求解過于復雜的問題，而且避免了計算負擔，不會產生不必要的信道占用。

為實現上述目的，本發明采用如下設計方案。具體步驟如下：

步驟1：

建立動力定位船舶的動力學模型：假設動力定位船舶沿大地坐標系的x軸，以小于預設閾值的速度勻速航行，則動力學模型表示為矩陣形式如下：