一种实现避碰和避障的欠驱船编队控制系统

    公开(公告)号:CN112650231B

    公开(公告)日:2022-07-15

    申请号:CN202011481194.3

    申请日:2020-12-15

    Abstract: 本发明提供一种实现避碰和避障的欠驱船编队控制系统,导引系统是由虚拟的船来产生期望的轨迹,从而得到船舶编队领导者在各个时刻的期望位姿及期望速度。GPS,陀螺仪等传感器采集各个船舶实际位姿及速度信息。图论描述了编队中的信息流向。各船舶间的信息经过图论传输给避碰和避障系统。避碰和避障系统根据障碍物的位置和船舶之间的位置产生响应的信息。控制器基于避碰和避障系统、期望编队、以及领导船的位姿速度信息设计,辅助动态系统被用来处理控制器的饱和问题,控制器产生的信号传输给船舶的执行机构,调整每艘欠驱船的艏向和速度,到达期望编队。本发明实现了编队避碰和避障设计,同时考虑了欠驱船的推力饱和;这使本专利更容易应用到实践。

    一种欠驱动水面船非线性路径跟踪控制系统及方法

    公开(公告)号:CN111045432A

    公开(公告)日:2020-04-21

    申请号:CN201911411767.2

    申请日:2019-12-31

    Abstract: 本发明属于船舶路径跟踪控制技术领域,具体涉及一种欠驱动水面船非线性路径跟踪控制系统及方法。本发明在设计纵向速度与艏向角双重制导律的基础上,考虑执行机构的死区特性,设计基于输入死区的控制器使得欠驱动水面船能够很好地跟踪期望路径,解决了执行机构的输入死区特性对跟踪性能的不利影响。本发明依据路径跟踪横向误差设计了期望纵向速度和艏向角导引系统,能够更快地使得欠驱动水面船到达期望路径;此外基于执行机构的输入死区特性,设计控制律,改善了控制系统的控制性能。

    一种动力定位船饱和补偿控制系统设计方法

    公开(公告)号:CN110032075A

    公开(公告)日:2019-07-19

    申请号:CN201910452382.4

    申请日:2019-05-28

    Abstract: 本发明提供一种动力定位船饱和补偿控制系统设计方法,导引系统通过船舶期望位置和船舶的初始位置,计算各个时刻的期望位置、速度,传给控制器;传感器系统将测得的船舶信息传递给控制器和非线性干扰观测器;非线性干扰观测器对环境干扰实时估计,传递给控制器;船舶控制器综合信息,计算控制指令送给船舶的执行机构;饱和补偿系统将得到的辅助状态传递给船舶控制器;船舶执行机构执行船舶控制器的控制指令。本发明非线性干扰观测器的估计误差能够在有限时间内收敛为零,当饱和消失的时候,饱和补偿系统生成的辅助状态能够在有限时间内收敛为零,使用有限时间反步控制设计船舶控制器,所设计的控制器能够在有限时间内收敛。

    基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统

    公开(公告)号:CN105867165B

    公开(公告)日:2018-10-19

    申请号:CN201610201150.8

    申请日:2016-04-01

    Abstract: 基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,本发明涉及基于动力定位船舶波频模型参数估计系统。本发明的目的是,通过所提出的基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,获取动力定位船舶波频模型的参数。波频模型参数估计系统(2)包括:波频模型参数估计功能启动模块(4)、时间窗提取模块(5)、测量信息序列提取模块(6)、主导频率预估器(7)、高通滤波器(8)、扩展卡尔曼滤波器(9)、数据处理分析功能模块(10)、波频模型参数估计结束模块(11)、模型更新系统(12),完成波频模型的更新功能。本发明适用于动力定位船舶波频模型参数估计。

    基于分段外推策略的锚泊系统动态响应估计方法

    公开(公告)号:CN106934103A

    公开(公告)日:2017-07-07

    申请号:CN201710085856.7

    申请日:2017-02-17

    CPC classification number: G06F17/5009 G06F17/5095 G06F2217/78

    Abstract: 本发明提供的是一种基于分段外推策略的锚泊系统动态响应估计方法。对于含有复合成分的锚泊定位缆索,考虑到锚泊线自身所受重力、张力、海流力以及弹性伸长等因素的影响,基于分段外推的思想,求解整个锚泊系统的动态响应。从锚固点开始对各成分段进行划分,然后根据离散数值法,将各个成分段细分为不同的锚链单元,结合静力方程,求出各单元锚泊线张力与方向跨距,最后叠加得到总的垂向跨距并与水深进行比较,在满足精度条件的前提下即可得到整个锚泊线的静态特性。给定系统激励,利用样条插值对锚泊线静态特征曲线进行数值拟合,再由分布式系泊线与船艏间的夹角关系进行力的合成,由此便实现了锚泊系统的动态响应。

    一种动力定位船舶连续时间黑箱模型的辨识方法

    公开(公告)号:CN105912841A

    公开(公告)日:2016-08-31

    申请号:CN201610206462.8

    申请日:2016-04-05

    CPC classification number: G06F19/00

    Abstract: 一种动力定位船舶连续时间黑箱模型的辨识方法,本发明涉及船舶连续时间黑箱模型的辨识方法。本发明是要解决本发明的目的是为了解决现有技术计算效率低下、误差较大的问题,而提出的一种动力定位船舶连续时间黑箱模型的辨识方法。该方法是通过一、收集船舶航行试验过程中的输入时域数据和输出时域数据;二、利用正交的拉盖尔函数将收集的输入时域数据和输出时域数据从时域中一一映射到拉盖尔域即L域中得到L域中的等价状态空间数学模型;三、利用子空间辨识算法辨识L域中的等价状态空间数学模型;四、根据映射关系将L域中的等价状态空间数学模型映射成船舶连续时间状态空间模型等步骤实现的。本发明应用于船舶连续时间黑箱模型的辨识领域。

    基于九点控制器的船舶航迹控制系统及方法

    公开(公告)号:CN103754350B

    公开(公告)日:2016-03-09

    申请号:CN201410003231.8

    申请日:2014-01-03

    Inventor: 夏国清 邓维 杨月

    Abstract: 本发明提供的是一种基于九点控制器的船舶航迹控制系统及方法。包括九点控制器(3)、切换逻辑系统(4)、切换器(5)、导引系统(6)、数据处理系统(7)、位姿传感器(8)、舵系统(9);所述九点控制器(3)包括切换逻辑系统(4)和切换器(5);本发明的基于九点控制器的船舶航迹控制系统和方法,不要求被控对象的精确数学模型,抗干扰能力强,鲁棒性强。又九点控制器结构简单,系统的性能指标由对应各分区内的控制作用单独调整完成,故调整方便。本发明可以实现对船舶航迹的精确控制,具有较好的应用前景。

    基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法

    公开(公告)号:CN103676654B

    公开(公告)日:2015-12-02

    申请号:CN201310692190.3

    申请日:2013-12-17

    Abstract: 本发明提供的是一种基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法。包括动力定位船舶(2)、推进器(3)、传感器系统(4)、外力估计系统(6)、状态观测器(9)。所述传感器系统(4)包括风传感器(5)、罗经(11)和DGPS(12);所述外力估计系统(6)包括推力补偿器(7)、风力补偿器(10)以及慢变干扰补偿器(8)。本发明在非线性无源状态观测器的基础上加入合力补偿系统,通过对系统和环境力的建模分析,使用干扰观测器对慢变干扰逼近,并在观测系统中进行补偿,降低了状态观测器的复杂度,提高了速度观测的精度,减小了慢变干扰力对船舶状态观测的影响。

    基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN103324195B

    公开(公告)日:2015-04-08

    申请号:CN201310236659.2

    申请日:2013-06-14

    Abstract: 本发明提供的是一种基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法。传感器采集船舶实际航向和舵角,结合期望航向生成航向跟踪误差方程,并通过微分同胚变换得到新的状态变量,将新的状态变量传递给角度虚拟控制器和终端滑模控制器,然后和估计出的模型不确定项及外部干扰,以及系统已知非线性项,一起传递给角速度期望虚拟控制器,角速度期望虚拟控制律经一阶低通滤波器解算后得到角速度虚拟控制律,传递给控制器生成控制指令舵角,驱动舵机使船舶跟踪期望航向。本发明无需精确获取船舶数学模型,实现船舶航向稳定跟踪期望航向;使闭环控制系统对不确定模型和未知干扰具有鲁棒自适应作用;减小了控制器复杂性。

    基于鲁棒观测器的非线性船舶运动控制方法

    公开(公告)号:CN103324083B

    公开(公告)日:2014-11-05

    申请号:CN201310236658.8

    申请日:2013-06-14

    Abstract: 本发明提供的是一种基于鲁棒观测器的非线性船舶运动控制方法。包括控制器(3)、导引系统(4)、坐标变换器(5)、鲁棒观测器(6)、系统惯性矩阵整定器(7)、观测误差增益器(8)、传感器系统(15)。发明无需已知船舶精确模型,观测器能够实现对船舶低频运动信息的重构以及滤波。由于保留了模型中的科里奥利向心力并考虑了不确定性和未建模动态的影响,提高了其观测精度,并使控制器的控制性能有所提高。

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