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公开(公告)号：CN109583144B
公开(公告)日：2022-10-14
申请号：CN201910016713.X
申请日：2019-01-08
Applicant: 大连海事大学
IPC: G06F30/20
Abstract: 本发明公开了一种无人海洋航行器动力学优化控制器结构及设计方法，所述的控制器结构包括扰动观测器、指令调节器和动力学控制器。本发明将降维扰动观测器、指令优化调节器和动力学控制器相结合，使得内外部扰动与不确定性信息得到准确估计并传送至动力学控制器。从而解决了无人航行器的内外部扰动和无人海洋航行器的动力学约束问题，本发明不依赖于精确的无人海洋航行器模型，更加易于工程实现。本发明同时考虑了输入约束与状态约束，并采用滚动时域预测，建立优化目标函数，运用神经动力学优化求解得到满足约束条件的制导信号，使得控制信号满足无人海洋航行器的实际物理约束，从而大大提高无人海洋航行器的性能。
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公开(公告)号：CN110687800B
公开(公告)日：2022-05-13
申请号：CN201911136720.X
申请日：2019-11-19
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种数据驱动自适应抗干扰控制器及其估计方法，所述控制器结构包括输入控制器、扩张状态观测器、控制增益估计模块和二阶非线性系统，所述二阶非线性系统为控制增益未知的二阶非线性系统。本发明的输入控制器只需要控制增益估计模块输出的参数而不需要控制增益参数b，当二阶非线性系统控制增益未知时，实现了对二阶非线性系统的不确定性和控制增益进行同时在线估计。本发明通过建立了控制增益估计模块，实现了在有限时间内对二阶非线性系统的控制增益进行在线估计。本发明通过引入一个状态跟踪误差信号xe，实现了对期望状态的有效跟踪，使控制状态收敛于期望状态，有效地保证了参数估计精确度，实现了对二阶非线性系统的精确控制。
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公开(公告)号：CN114326818A
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202210022791.2
申请日：2022-01-10
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明公开了一种基于动态事件触发的无人机输出反馈协同控制系统，包括多个无人机控制模块通过通信拓扑模块连接；协同模块与通信拓扑模块、动态事件触发模块和分布式动态补偿模块连接；一致性控制模块分别与分布式动态补偿模块和分布式观测模块连接；无人机控制模块与一致性控制模块连接；且分别与分布式观测模块连接；动态事件触发模块与分布式动态补偿模块连接；动态事件触发模块与通信拓扑模块连接。本发明通过动态事件触发机制的设计，减少了网络之间不必要的通信传输以及因连续通信带来的不必要的机载能量消耗，显著降低了控制器设计的复杂度，减少了计算负荷，提高了控制器设计的灵活性，便于工程实现。
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公开(公告)号：CN110687781B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN201911058957.0
申请日：2019-11-01
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/02
Abstract: 本发明公开了一种二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计方法，利用二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构进行估计，所述的二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构包括扩张状态观测器和控制增益估计模块。本发明建立扩张状态观测器以及控制增益估计模块，实现了对非线性系统的不确定性和控制增益进行同时在线估计，从而为非线性系统的控制器设计过程提供了便利。本发明建立控制增益估计模块，可实现在有限时间内对非线性系统的控制增益进行在线估计，有效地保证了参数估计的实时性、精确度。本发明只基于非线性系统的输入和输出信息进行未知项的在线估计，用于估计高阶非线性系统的不确定性和控制增益。
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公开(公告)号：CN110398971B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN201910727096.4
申请日：2019-08-07
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种直流电机推进无人船的速度控制方法，将预估器设计和有限集模型预测控制方法结合，实现直流电机推进无人船的速度控制。首先，设计两个基于神经网络的预估器来估计无人船速度动力学、直流电机以及螺旋桨模型中的不确定项。然后，采用有限集模型预测控制方法设计无人船速度控制器。本发明提出的速度控制系统采用有限集模型预测控制方法设计，具有结构简单、动态响应快的特点，且能够达到最优的速度控制效果。本发明提出的速度控制方法通过在每个采样时刻反复计算速度偏差，能够及时校正无人船航行过程中遇到的各种复杂情况，抗干扰能力强，更加适用于无人船航行的复杂环境。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110362095B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN201910735513.X
申请日：2019-08-09
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种有限时间收敛无人船协同控制器的设计方法，所述有限时间收敛无人船协同控制器的结构包括有限时间扩张状态观测器、有限时间分布式路径操纵制导模块、非线性跟踪微分器、抗干扰动力学控制模块和欠驱动无人船。本发明通过将人工势能函数引入到分布式路径操纵控制器设计中，设计了具有避碰、避障以及连通性保持的分布式协同路径操纵控制器，从而更好地适应在实际中复杂多变的海洋情形。本发明仅基于位置和偏航角信息，能够实现对欠驱动无人船模型不确定性以及复杂海况带来的未知扰动的统一估计。同时，有限时间收敛的特性可以使协同控制器获得更好的观测效果及抗干扰能力，扩展了现有分布式协同路径操纵控制器的应用范围。
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公开(公告)号：CN110262524B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN201910712044.X
申请日：2019-08-02
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02 , G05B13/04 , G05B19/418
Abstract: 本发明公开了一种无人艇集群最优聚集控制器及其设计方法，所述的控制器包括通讯网络和多个控制器单元，所述的多个控制器单元分别与通讯网络连接；所述的控制器单元包括分布式协同优化模块、控制模块、观测器模块和无人艇。本发明采用分布式优化协同控制方法，通过对每艘无人艇建立局部代价函数来协同寻找全局代价函数的最优解，并将最优解作为其集合点。采用这一方法便于获取最优结果，控制简单，有利于实际应用。本发明采用反步法设计控制器，将复杂的、高阶的非线性系统分解为阶数低于原系统的子系统。并结合观测器对系统进行不确定性的扰动估计与控制，有效的降低了控制算法的计算负荷，有利于实际微处理器系统的实时计算。
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公开(公告)号：CN110647041B
公开(公告)日：2022-03-04
申请号：CN201910966937.7
申请日：2019-10-11
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种无人船模型全系数精确辨识方法，利用无人船模型全系数精确辨识结构进行辨识，所述无人船模型全系数精确辨识结构包括滤波器模块、积分滤波模块、参数在线估计模块和船舶模型。现有采用人工神经网络或模糊逻辑的模型辨识方法中，仅能实现对无人船模型未知部分进行整体辨识，而本发明仅需通过采集无人船控制力矩以及无人船的状态量，即无人船的输入输出数据，即可实现对无人船模型所有未知系数进行单独精确辨识，有效提高了模型辨识的准确性。现有采用人工神经网络或模糊逻辑的模型辨识方法中，无法对无人船模型惯性矩阵进行辨识，而本发明可以对无人船的惯性矩阵进行精确辨识，进而为无人船高精度控制提供有力保障。
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公开(公告)号：CN109917795B
公开(公告)日：2022-02-01
申请号：CN201910330379.5
申请日：2019-04-23
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种欠驱动无人船集群协同制导结构及设计方法，所述的结构包括协同误差计算模块、路径参数更新模块、速度前馈模块、包含操纵控制器和速度转换模块。本发明在实际应用针对欠驱动无人船的控制方法有着更高的应用价值。本发明采用了根据跟踪误差同步更新的参数化路径，能够实现多条路径同步更新以及控制过程中的参考路径点的调整，避免了欠驱动无人船跟不上目标轨迹的问题。本发明考虑了欠驱动无人船自身横漂速度对协同控制的影响，可以使欠驱动无人船不会因为横漂速度而出现跟踪误差变大以及频繁偏离轨迹等问题。本发明属于分布式控制方法，在大规模欠驱动无人船的协同控制应用中比集中式控制更加有利。
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公开(公告)号：CN113970887A
公开(公告)日：2022-01-25
申请号：CN202111388876.4
申请日：2021-11-22
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于能耗最优的多水下滑翔机路径规划系统，包括水下滑翔机能耗设计模块用于计算水下滑翔机在单个滑翔周期的能耗；水下滑翔机全局路径规划模块用于获取水下滑翔机在整个航程中所需经过的路径点集合，根据总能耗最低时的路径点集合获取每艘水下滑翔机的路径；所述水下滑翔机局部路径规划模块用于根据每艘水下滑翔机的路径，进行碰撞判断，若出现碰撞，根据人工势场法重新计算任一水下滑翔机的路径点，并根据重新计算的路径点航行，直到重新计算的路径点与路径中的路径点重合。本发明能够满足水下滑翔机集群开展三维海洋观测的路径规划需求，同时采用惩罚函数实现避障功能，并采用人工势场法解决局部区域多水下滑翔机的避碰问题。
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