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公开(公告)号：CN108460206A
公开(公告)日：2018-08-28
申请号：CN201810165098.4
申请日：2018-02-28
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种波浪滑翔器运动预测方法，属于海洋航行器波浪滑翔器的动力学建模领域。本发明包括：建立坐标系，选取自由度；计算刚体质量矩阵与附加力；计算科氏力矩阵；计算惯性水动力矩阵；计算类科氏力矩阵；计算回复力矩阵；计算包含推力、舵力的控制力矩阵；计算包含粘性水动力，风浪流力的阻尼力矩阵；求解波浪滑翔器合力；合力与刚体质量矩阵的逆阵相乘，计算广义加速度；进行数值积分求解广义速度，并进一步求解姿态角以及波浪滑翔器在大地坐标系下的位置。本发明提供的波浪滑翔器运动预测方法，物理意义清晰，分析计算简单，能够有效反映波浪滑翔器的动力学特性，能够有效预测波浪滑翔器的运动状态。
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公开(公告)号：CN108319140A
公开(公告)日：2018-07-24
申请号：CN201810106120.8
申请日：2018-02-02
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明涉及一种重定义输出式无模型自适应航向控制方法及系统，给定航向系统的期望输出量y*(k)＝f(r*,ψ*)并输入至无模型自适应控制器，将航向系统输出量y(k)＝f(r,ψ)作为无模型自适应控制器的负反馈输入，通过无模型自适应控制器解算和在线辨识，输出期望输入u(k)，期望输入u(k)输入至操纵机构，操纵机构执行期望输入指令，将执行结果输入至水中航行设备，改变水中航行设备的航向角速度r和航向角ψ，通过姿态传感器作为负反馈输入至无模型自适应控制器。本发明通过重定义舰船航向系统的输出，使得水中航行设备航向系统满足MFAC理论对受控系统“拟线性”假设条件的要求，即控制输入增加时，相应的受控系统输出是不减的。从而使得该重定义输出式MFAC算法适应于舰船的航向控制。
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公开(公告)号：CN106990787A
公开(公告)日：2017-07-28
申请号：CN201710344523.1
申请日：2017-05-16
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
CPC classification number: G05D1/0206
Abstract: 本发明提供一种上下体艏向信息融合的波浪滑翔器航点跟踪方法。波浪滑翔器的舵机安装于潜体，舵机由主计算机控制，可直接控制潜体的转向，浮体的转向由潜体的拖曳力提供。浮体与潜体分别安装一个艏向传感器，测量浮体艏向ψF，潜体艏向ψG,并传至主计算机，主计算机完成波浪滑翔器浮体潜体的艏向信息融合，结合航行过程中的动态特征修正期望航向角，完成航点跟踪任务。本发明提供的方法能够有效避免波浪滑翔器刚柔多体系联结构特有的柔链缠绕现象，提高波浪滑翔器的航向控制性能，以及风、流等外界干扰力下的航点跟踪能力。
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公开(公告)号：CN118210310A
公开(公告)日：2024-06-18
申请号：CN202410314007.4
申请日：2024-03-19
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/43
Abstract: 本发明属于海洋机器人路径跟踪技术领域，具体涉及一种面向于弱机动海洋机器人改进引力型LOS路径跟踪方法、程序、设备及存储介质。本发明在期望路径的几个特殊位置处设置引力向量，用于指引期望路径终点方向，缩小横向跟踪误差以及克服海流影响带来的稳态误差；将期望艏向设置为几个引力的合力方向，同时设定了横向误差判断器以及根据是否发生超调采取不同的期望艏向角计算公式，使得既可以准确的跟踪期望路径，又可以在大偏移下返回目标路径点附近，继续完成路径跟踪任务。本发明相比于传统的LOS制导策略可以良好的解决由于海流影响带来的稳态误差问题，同时也解决了传统的AFLOS算法可能导致的超调过程大，调节时间长的问题。
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公开(公告)号：CN116736709A
公开(公告)日：2023-09-12
申请号：CN202310686509.5
申请日：2023-06-09
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种海洋机器人的动态补偿型自抗扰艏向控制方法，涉及机器人运动控制领域。本发明是为了解决现有艏向控制方法不能在不同航速下保证稳定的艏向控制性能，导致航艏控制准确性差的问题及航艏控制参数求解复杂的问题。本发明包括：将海洋机器人期望艏向角ψd输入跟踪微分器，获得跟踪微分器为ψd安排的过渡过程v1；将海洋机器人实际艏向角ψ、控制舵角δ及实际航速U输入线性扩张状态观测器，获得扰动补偿参数b、潜体艏向z1、转向加速度z2、潜体艏摇系统的扰动z3；将z1、z2、z3、b、v1输入自适应状态误差反馈，获得所需控制舵角δ'；将δ'下发至舵机，获得ψ'，若ψ'与ψd的误差不在预设误差内则重新输入线性扩张状态观测器，直至ψ'与ψd的误差在预设误差内。本发明用于海洋机器人的航艏控制。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110161858B
公开(公告)日：2022-05-20
申请号：CN201910451217.7
申请日：2019-05-28
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供的是一种自然能驱动无人艇用面向螺旋桨减震的航速控制方法。(1)设定控制输入数据丢包的起始时刻t0，根据波浪周期T0决定每次丢包所包含的控制输入数据的数量n的上限；(2)当kiT≤t＜ki+1T时，令v(t)＝v(kiT)；(3)将期望航速v*(k)与当前实际航速v(t)相减得到误差e(kiT)，根据e(kiT)求解控制输出F(t)，当e(kiT)的绝对值|e(kiT)|小于设定的偏差阈值e0时执行步骤(4)否则执行(5)；(4)当螺旋桨的震荡频率f小于不丢包时螺旋桨的震荡频率f1跳出循环，否则令n＝n+1；(5)根据e(kiT)解算出控制输出指令F(t)；(6)推进机构接收并执行控制输出指令F(t)，更新自然能驱动无人艇航速v(t)，并转到步骤(2)。本发明不仅实现了对自然能驱动无人艇航速的有效控制，同时解决了自然能驱动无人艇推进机构震荡剧烈的问题。
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公开(公告)号：CN109765907B
公开(公告)日：2022-04-05
申请号：CN201910163383.7
申请日：2019-03-05
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明属于舰船运动控制领域，具体涉及一种舰船用PID无模型自适应航向控制算法。包括将自适应比例项以及自适应微分项引入无模型自适应控制算法中，提出一种舰船用PID‑MFAC算法；根据舰船期望航向y*(k)与舰船当前航向y(k)，计算航向偏差e(k)，e(k)＝y*(k)‑y(k)；当e(k)的绝对值|e(k)|小于设定的航向状态偏差的阈值e1，则认为舰船的实际航向收敛到期望航向并跳出循环否则执行下一步；PID‑MFAC算法根据e(k)解算出航向系统的期望输入u(k)；操纵机构接收并执行航向系统输入指令u(k)；令k＝k+1，更新舰船当前航向y(k)，并转到步骤2。本发明解决了MFAC算法直接应用到舰船航向控制中存在易发生严重超调、震荡现象甚至失稳的问题，自适应比例项与自适应微分项的引入，提高了控制器的响应速度与系统的动态响应性能。
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公开(公告)号：CN109656142B
公开(公告)日：2021-09-10
申请号：CN201910118169.X
申请日：2019-02-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种无人艇的串级结构无模型自适应制导方法，属于无人艇制导领域。所述无人艇安装有舵机、航向传感器，GPS和主控计算机。首先利用S面控制算法解算理想环境下无人艇的期望偏移变化率，然后通过建立动态线性模型拟合非线性制导系统，利用在线的、离散的无人艇的航行信息数据逼近真实海况中无人艇期望航行方向关于期望偏移变化率的伪偏导数。通过S面控制算法与无模型自适应算法的串联结构制导方法，解决了无模型自适应算法不适应于无人艇航向制导的问题，实现非线性系统数据驱动的无模型自适应无人艇制导。利用无模型自适应无人艇制导方法，避免了无人艇在真实海况下由于环境干扰变化带来的模型摄动等问题导致路径跟随效果差的现象。
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公开(公告)号：CN109733544B
公开(公告)日：2021-01-05
申请号：CN201910037366.9
申请日：2019-01-15
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 一种自然能驱动的翼舵联动长航时双体无人艇，属于无人艇领域。本发明包括双体船片体、波浪摆动水翼、翼舵联动机构、水翼安装板、太阳能板、风力发电机和风机支架。摆动水翼总共4片，船艏船艉各2片，沿船宽方向并列布置，这种布置方式克服了大展翼时的结构增重负担。前后水翼向船艏和船艉伸出，使得水翼利用船体在波浪中的纵摇运动，其升沉幅度大于片体艏部和艉部的升沉幅度，有效提高了水翼产生的推力。翼舵联动机构采用液压传动装置，通过限定船体左右两侧的摆动水翼的转动范围，改变两侧水翼的推力，产生推力差驱动无人艇快速转艏，当同时限定所有水翼转动使其不能产生推力时，无人艇可迅速停止，因此无人艇具有快速转艏和紧急停车的能力。
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公开(公告)号：CN109018256B
公开(公告)日：2020-04-07
申请号：CN201810602840.3
申请日：2018-06-12
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种波浪滑翔器的水下拖体缓冲系缆初始配平方法，在确定系缆分段数目、部分节点配置的重力或浮力等初始条件的情况下，将缓冲系缆进行分段组划分，对各个分段组或单独分段求解静力平衡方程，继而求解其他节点处需配置的重力或浮力，同时提供拖曳母体受垂向载荷的估计值和和各分段与水平面夹角的估计值。利用本发明的计算结果作为进一步水中配平试验的初值，可降低水中配平试验的盲目性，提高确定最终配平方案的效率，进一步地可提供多种初始条件下的配平方案估计以及对应的系缆形状估计、拖曳母体载荷估计，形成图谱，为方案选择提供基础。
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