一种欠驱动无人船目标包围控制器结构及设计方法

    公开(公告)号:CN109407671A

    公开(公告)日:2019-03-01

    申请号:CN201811512474.9

    申请日:2018-12-11

    Abstract: 本发明公开了一种欠驱动无人船目标包围控制器结构及设计方法,所述的结构由位置计算单元、速度观测器、模糊逼近器、距离控制器、航向控制器和动力学控制器组成;所述的位置计算单元接收无人船状态和目标相对位置信息;速度观测器接收无人船速度信息,距离控制器接收给定围绕距离;动力学控制器与受控欠驱动无人船和模糊逼近器相连;所述模糊逼近器接收无人船状态信息。本发明实现了无人船对时变速度目标的包围控制。该控制器能够利用无人船状态和目标相对位置信息有效估计相对动态信息,并基于反步法设计控制率。控制器只利用角速度信号就可以实现目标包围控制,因此既适用于全驱动无人船,也适用于欠驱动无人船。

    一种多AUV同步控制器结构及设计方法

    公开(公告)号:CN104133375A

    公开(公告)日:2014-11-05

    申请号:CN201410400499.5

    申请日:2014-08-14

    Abstract: 本发明公开了一种多AUV同步控制器的结构,由运动学控制器、一阶滤波器、动力学控制器、预估器、逼近器和比较器组成。本发明采用分布式控制结构,克服了集中式控制结构中控制器需掌握全部信息的缺点,控制器只需掌握局部信息即可实现对个体的控制,只有部分AUV接受参考目标信息,能够保证多AUV间信息的交换量最小,显著降低了信息的通信量,提高了系统的灵活性和可操作性,并且具有高度的容错性和扩展性。本发明显著降低了控制器的计算复杂性,减小了控制算法的计算负荷,使得控制器有利于实际微处理器系统如单片机或数字信号处理器的实时计算。本发明显著提高了神经网络暂态逼近效果的快速性与准确性,从而提高了系统的整体控制性能。

    一种自适应反馈保护动态面控制器结构及设计方法

    公开(公告)号:CN102749843B

    公开(公告)日:2014-07-16

    申请号:CN201210257919.X

    申请日:2012-07-24

    Abstract: 本发明公开了一种自适应反馈保护动态面控制器结构及设计方法,所述的结构由n级子控制器组成,第1级子控制器的输出端α2与第2级子控制器的输入端相连,依此类推,第i-1级子控制器的输出端αi与第i级子控制器的输入端相连,直到第n-1级子控制器的输出端αn与第n级子控制器的输入端相连;所述的第i级子控制器由滤波器单元、比较器单元、线性控制单元、逼近器单元、反馈保护单元和求和器单元构成。本发明由于在动态面控制的基础上增加了反馈保护单元,一方面可以显著地提高控制器的输入暂态性能,使得该设计方法更有利于实际的工程应用;另一方面克服了动态面控制设计方法中不能通过调整滤波器的时间参数以实现调整控制输入信号频带的局限性。

    一种欠驱动无人艇分布式协同队形重构的任务分配方法

    公开(公告)号:CN119472644A

    公开(公告)日:2025-02-18

    申请号:CN202411439568.3

    申请日:2024-10-15

    Abstract: 本发明一种欠驱动无人艇分布式协同队形重构的任务分配方法,包括以下步骤:获取初始欠驱动无人艇集群规模N以及预设队形目标点的位置;根据欠驱动无人艇的起始位置与目标位置之间的杜宾曲线距离,设计基于杜宾曲线的代价函数,计算欠驱动无人艇的收益值,使分配结果更接近无人艇至目标点的路径距离并自主决策对兴趣目标点的出价;依据拍卖算法原理,设计分布式拍卖任务分配策略,实现无人艇编队与目标点位置的最优匹配。

    一种无人艇事件触发动态平行轨迹跟踪控制器及方法

    公开(公告)号:CN119105338A

    公开(公告)日:2024-12-10

    申请号:CN202411168334.X

    申请日:2024-08-23

    Abstract: 本发明提供了一种无人艇事件触发动态平行轨迹跟踪控制器及方法,控制器包括人工无人艇系统、第一静态事件触发器、第二静态事件触发器、平行轨迹跟踪动态控制器和实际控制器;所述人工无人艇系统接收第一静态事件触发器发送的触发后的位置和艏摇角信息、速度信息、加速度信息,所述人工无人艇系统接收第二静态事件触发器发送的触发后的控制输入,所述人工无人艇系统发送状态信息,系统总扰动估计值以及建模误差估计值至平行轨迹跟踪动态控制器;本发明设计了一个动态控制器,使得控制器与被控对象在数学表达上趋于一致。这种方法能够基于当前系统状态确定控制信号的变化,从而实现了控制信号的稳定输出。

    一种动态碍航物下基于快速随机扩展树的智能船舶自主航行局部航迹规划方法

    公开(公告)号:CN119065392A

    公开(公告)日:2024-12-03

    申请号:CN202411168311.9

    申请日:2024-08-23

    Abstract: 本发明一种动态碍航物下基于快速随机扩展树的智能船舶自主航行局部航迹规划方法,包括以下步骤:建立欠驱动智能船舶模型和二维运动模型;在快速随机扩展树算法的框架内引入速度障碍法求解满足欠驱动智能船舶安全约束的速度矢量;基于智能船舶的速度所受约束条件,利用动态窗口法融合速度障碍法建立智能船舶运动特性的评价函数,考虑艏摇角速度与侧滑角的影响确定智能船舶的最优速度组合,选取出符合船舶运动特性的局部最优航迹;基于障碍探索扇区策略,应对智能船舶穿过稠密的静态障碍物区域的过程控制。本发明在航迹长度、方法实时性均有提升,且具有更强的动态避碰调节能力。

    一种带有输入和状态量化的欠驱动无人船分布式编队跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN119045478A

    公开(公告)日:2024-11-29

    申请号:CN202411121721.8

    申请日:2024-08-15

    Abstract: 本发明提供一种带有输入和状态量化的欠驱动无人船分布式编队跟踪控制方法,包括:获取周围环境及周围其他船舶的海况信息,建立欠驱动无人船分布式编队的轨迹控制数学模型,采用均匀量化器对控制系统中的控制输入和状态变量进行量化处理;设计分布式ESO来观测虚拟领导者的位置信息,利用ESO技术估计每个USV的量化状态信息和模型中存在的不确定项;采用分层设计的方法,设计运动学制导律和动力学量化跟踪控制律;并证明了带有输入和状态量化的USV分布式编队跟踪控制系统的稳定性。本发明针对海上通信带宽受限的海洋环境,设计带有输入和状态量化的USV编队跟踪控制器,在保证编队中USV能够对期望轨迹进行跟踪的同时,减少控制器的执行频次,降低控制幅度。

    一种基于海事避碰规则的智能船舶自主航行航迹规划方法

    公开(公告)号:CN118938932A

    公开(公告)日:2024-11-12

    申请号:CN202411168315.7

    申请日:2024-08-23

    Abstract: 本发明一种基于海事避碰规则的智能船舶自主航行航迹规划方法,包括以下步骤:建立船舶会遇局势定量辨识模型,判断障碍船与智能船舶的会遇类型;对船舶航行的虚拟障碍线进行改进,对障碍物检测,增加海事规则约束的检验,且符合实际的海事避碰规则;建立障碍物探测扇区的策略来应对多动态障碍船的场景,以危险距离作动态障碍船避障圈,评估动态碍航物避障圈中所有动态碍航物的风险值,设定智能船舶只针对风险度最高的最危险障碍船进行避碰操作实现智能船舶自主航行航迹规划;对智能船舶自主航行航迹规划利用评价函数进行优化,得到最优的智能船舶自主航行航迹。本发明可以保证智能船舶航行过程中的安全性,提升了方法在实际航行状态下的实用性。

    一种无人艇集群动态覆盖规划与制导系统

    公开(公告)号:CN118915731A

    公开(公告)日:2024-11-08

    申请号:CN202410952630.2

    申请日:2024-07-16

    Abstract: 本发明公开了一种无人艇集群动态覆盖规划与制导系统,包括运动规划设计单元和运动学制导律设计单元;所述运动规划设计单元包括动态覆盖模块、积分器模块以及安全规划模块,所述运动学制导律设计单元包括航向传感器模块、级联扩张状态观测器模块、视距制导模块以及无人艇模块;其中:所述动态覆盖模块包括时变径向传感器模块、覆盖水平计算模块、过渡条件C1模块、过渡条件C2模块、覆盖规划模块、集群规划模块以及集群覆盖规划模块;所述安全规划模块包括避碰规划模块、避障规划模块以及联通保持模块。本发明在规划层针对多艘无人艇能够生产时变的覆盖轨迹,在制导层能够精确地估计未知侧滑角。

    一种无人艇级联扩张状态观测器
    100.
    发明公开

    公开(公告)号:CN118915450A

    公开(公告)日:2024-11-08

    申请号:CN202410967362.1

    申请日:2024-07-18

    Abstract: 本发明公开了一种无人艇级联扩张状态观测器,包括合速度状态观测分支和艏摇角速度状态观测分支,所述合速度状态观测分支包括级联的第一级合速度扩展观测器模块和第二级合速度扩展观测器模块;所述艏摇角速度状态观测分支包括级联的第一级艏摇角速度扩展观测器模块和第二级艏摇角速度扩展观测器模块。本发明通过两级无人艇合速度级联扩张状态观测器和两级无人艇艏摇角速度级联扩张状态观测器来估计存在测量噪声下的无人艇的内部模型不确定性和外部环境引起的集中扰动,实现存在测量噪声的情形下高增益观测器对扰动的精确估计。

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