公开(公告)号：CN109976349B

公开(公告)日：2021-09-24

申请号：CN201910295860.5

申请日：2019-04-12

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  孙邱越 ,  张宝 ,  古楠 ,  王丹 ,  刘陆

IPC: G05D1/02 ,  G05D1/10

Abstract: 本发明公开了一种含约束无人船路径跟踪制导与控制器结构的设计方法，包括以下步骤：扰动观测器的设计；LOS制导律模块的设计；航向控制模块的设计；速度控制模块的设计。本发明通过采用扰动观测器对由含约束无人船动力学建模不确定性与海洋环境带来外部扰动组成的集总不确定性进行估计，所需调节参数少，易于调参。通过发送集总不确定性的估计值给航向控制模块与速度控制模块，进而控制船舶运动，有效的降低了制导与控制结构的计算负荷，可以实现快速收敛，提高了制导与控制结构的抗干扰能力，控制性能良好。本发明通过在线滚动优化和反馈校正策略，含约束无人船的制导与控制结构可以充分利用允许的控制动作，提高性能。

公开(公告)号：CN113219970A

公开(公告)日：2021-08-06

申请号：CN202110443952.0

申请日：2021-04-23

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  古楠 ,  李建众 ,  王安青 ,  刘陆 ,  王浩亮

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明公开了一种无人船向量场路径跟踪控制器及设计方法，采用向量场方法，在期望路径周围生成空间矢量。基于产生的向量场空间矢量方向，给出了无人船制导航向信号。根据无人船位置及路径参数点位置信息，得到了无人船制导速度信号。在向量场作用下，无人船能够光滑的沿着场线运动，最终收敛到期望路径。本发明考虑了无人船的暂态控制性能，使无人船路径跟踪路线更加光滑，减小了无人船运动中的风险，降低了执行机构的压力，能够有效的降低船舶执行机构的成本。采用向量场的制导方法，可以得到更小的跟踪误差收敛效果，提高了无人船路径跟踪性能。

公开(公告)号：CN113110458A

公开(公告)日：2021-07-13

申请号：CN202110420856.4

申请日：2021-04-19

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 王丹 ,  古楠 ,  卢丽宇 ,  王浩亮 ,  刘陆 ,  李铁山 ,  彭周华

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明公开了无人船虚拟目标跟踪控制系统及控制方法，其中系统包括，用于输出预置虚拟目标的位置pi*的参考点位置模块；用于获取预置虚拟目标的位置pi*和无人船的实时位置pi以计算参考点误差pie的参考点误差模块；用于获取参考点误差pie和无人船的实时航向ψi以计算航向误差ψie的双偶极向量场模块；用于获取航向误差ψie以计算角速度制导信号并将所述角速度制导信号输入至受控无人船模块的制导角速度模块；用于获取参考点误差pie以计算前向速度制导信号并将所述前向速度制导信号输入至受控无人船模块的制导前向速度模块。该系统具有结构简单，控制模块较少，同时由于无人船的暂态控制性能，使无人船能够沿着向量场场线移动，使得目标跟踪路线更加光滑，减小无人船运动中的风险。

公开(公告)号：CN113093739A

公开(公告)日：2021-07-09

申请号：CN202110322602.9

申请日：2021-03-25

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 王丹 ,  古楠 ,  王晨 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  彭周华

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明公开了一种多无人艇编队避碰的优化控制器、结构及方法，包括：编队制导模块、速度控制律模块、扰动观测模块、控制闸函数模块、优化控制模块及动力学控制律模块。本发明的控制器考虑了输入受限问题，使其满足输入控制约束，保证任何情况下的控制输入均为有界，避免了因输入饱和带来的一些问题。通过优化控制闸函数以及避碰约束函数，极大的简化了计算量，使其能够更加快速的达到稳定，同时大大节约了成本。在原有控制系统的基础上优化了控制模块，保留原有的基本控制功能，同时改进性能，节约重新设计的成本。

公开(公告)号：CN110398971A

公开(公告)日：2019-11-01

申请号：CN201910727096.4

申请日：2019-08-07

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  王丹 ,  孟程铖 ,  刘陆 ,  古楠

IPC: G05D1/02 ,  B63H21/21

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。

公开(公告)号：CN110362095A

公开(公告)日：2019-10-22

申请号：CN201910735513.X

申请日：2019-08-09

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 王丹 ,  彭周华 ,  岳佳旺 ,  李永明 ,  古楠 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  张福民

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。

公开(公告)号：CN109813307A

公开(公告)日：2019-05-28

申请号：CN201910142668.2

申请日：2019-02-26

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  张斌 ,  王丹 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  古楠

IPC: G01C21/16 ,  G01C21/20

Abstract: 本发明公开了一种无人船多传感器数据融合的导航系统及其设计方法，所述的导航系统包括全球定位系统数据采集单元、惯性导航系统数据采集单元、数据预处理单元、捷联解算单元、数据融合单元和输出单元。本发明采用基于非线性观测器的方法进行无人船的位置和速度状态估计，不仅简化了参数的调节过程，而且更加明确了所设计数据融合方法的收敛特性。本发明所提出的导航系统的数据融合方法不需要速度传感器的测量的速度信息，仅通过对位置和加速度信息的融合就能估计出无人船的位置和速度信息，不仅减少了传感器的使用，降低了成本，而且减少了传感器噪声干扰的多样性。本发明能够将带有测量噪声的测量信息有效整合，获得实际的位置和速度信息。

公开(公告)号：CN119200590A

公开(公告)日：2024-12-27

申请号：CN202411287300.2

申请日：2024-09-13

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 刘陆 ,  冯浩 ,  蔡保华 ,  彭周华 ,  宁君 ,  王安青 ,  王浩亮 ,  古楠

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种基于自适应扩张状态观测器的无人船动力学控制器，属于无人船动力学控制技术领域，包括：控制器模块、预估器模块以及ESO模块；控制器模块用于跟踪运动学制导信号，并输出无人船的控制信号；所述预估器模块用于根据控制器模块输出的控制信号以及无人船的实际速度信号向控制器模块输出无人船航向角度估计信号；所述ESO模块用于根据控制信号、无人船的实际速度信号以及预估器模块输出的无人船航向角度观测信号向控制器模块输出无人船扰动估计信号。本发明不仅能够同时对模型参数信息和集总扰动进行在线估计，而且根据估计结果实现无人船无模型抗干扰控制器的设计。

公开(公告)号：CN114564028B

公开(公告)日：2024-12-03

申请号：CN202210272085.3

申请日：2022-03-18

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 景云 ,  崔凯 ,  李锦辉 ,  姜岳 ,  古楠 ,  王丹 ,  王浩亮 ,  刘陆 ,  王安青

IPC: G05D1/43 ,  G05D1/644 ,  G05D109/10

Abstract: 本发明公开了一种离散时间数据驱动自学习的无人船航速控制系统，包括：速度估计模块、扰动观测器模块、无模型控制器模块、数据驱动参数更新律模块；无模型控制器模块用于计算前向力矩τ(n)；速度估计模块用于计算下一时刻无人船的动力学未知项估计#imgabs0#下一时刻的无人船航速估计#imgabs1#扰动观测器模块用于计算下一时刻的系统总扰动估计#imgabs2#数据驱动参数更新律模块用于根据下一时刻的系统总扰动估计#imgabs3#计算下一时刻的控制增益估计#imgabs4#本发明的在估计总扰动的基础上，通过利用扩张状态观测器和数据驱动更新律，不仅解决了对可变化的控制增益进行估计，而且还能辨识控制增益估计不准确部分的问题，最终实现了系统完全自学习和监控功能的效果。

公开(公告)号：CN115494842B

公开(公告)日：2024-11-15

申请号：CN202211131685.4

申请日：2022-09-15

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  马鸣 ,  段佳雨 ,  古楠 ,  王浩亮 ,  刘陆 ,  王丹 ,  徐彦平

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种基于卫星地图的无人艇遍历路径规划与避碰方法，包括以下步骤：处理卫星地图的图像；建立栅格地图并扩充障碍物；基于最小生成树的无人艇遍历路径规划算法进行优化设计；基于控制障碍函数算法对无人艇进行避碰设计。本发明的用户可使用在线卫星地图人为选取不同的任务区域对不同的任务场景进行无人艇的遍历路径规划操作。本发明优化了遍历路径规划的算法，改进了无人艇的转弯率，采用转弯更少的遍历路径。通过减少无人艇的转弯次数一方面降低了完成任务的时间，另一方面降低了无人艇的能量消耗。本发明采用了基于速度的控制障碍函数的方法，可以使无人艇在执行任务时，仅通过改变无人艇速度完成对动态障碍物的避碰。