一种水中变结构多航态航行器

    公开(公告)号:CN111661234A

    公开(公告)日:2020-09-15

    申请号:CN202010450229.0

    申请日:2020-05-25

    摘要: 一种水中变结构多航态航行器,它涉及一种航行器。本发明为了解决现有的航行器存在水面水下作业能力受限的问题。本发明主艇体上方的流线型上层建筑,上层建筑两侧对称安装副艇体,副艇体下部铰接外连接桥,外连接桥外部边缘安装有锯齿,内部嵌套内连接桥,内连接桥下部安装浮筒组件,副艇体和外连接桥内部设置有展开和伸缩组件,所述主艇体内部设置浮态调节舱,结合展开和伸缩组件可实现中低海况高速航行、高海况低速稳定航行和极端恶劣海况半潜隐蔽航行三种航行状态的切换。本发明同时具备小水线面双体船的高速性、三体船高耐波性和半潜艇隐蔽性,可根据外界环境自动进行航态调节,并搭载丰富的水面、水下传感器设备,可广泛应用于海洋科研领域。

    一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法

    公开(公告)号:CN110837255A

    公开(公告)日:2020-02-25

    申请号:CN201911084660.1

    申请日:2019-11-08

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明提供的是一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法。步骤1:获取当前无人艇状态、指令信息以及周围障碍物信息;步骤2:通过高可信局部环境建模方法建立无人艇环境模型;步骤3:输出当前环境模型中已稳定障碍物信息;步骤4:通过基于速度障碍物的高可靠航向稳定保持方法得到新的指令信息;步骤5:输出新的指令信息。本发明可以有效提高无人艇探测范围内的障碍物位置、尺寸的可信度;该方法可同时避免不必要的航向调整,有效的保证了高速无人艇自主航行的安全性。大量高速自主危险规避试验(≥40节)证明本发明可以在不同实际海洋环境中保证高速无人艇自主安全航行。

    一种自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN114265308B

    公开(公告)日:2023-07-25

    申请号:CN202111050133.6

    申请日:2021-09-08

    IPC分类号: G05B13/04

    摘要: 本发明公开了一种自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法,属于无人艇抗干扰控制技术领域。所述自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法包括以下步骤:步骤一、建立考虑了外部干扰的无人艇动力学模型;步骤二、建立饱和函数模型;步骤三、设计独立于模型信息的抗饱和控制器;步骤四、验证无人艇控制系统的稳定性和鲁棒性。本发明通过设计误差转换方程和饱和函数模型,仅通过调整预设性能参数就能实现饱和跟踪控制,并且结构简单,设计参数少,在工程方面有很好的适用性。

    一种欠驱动无人艇的固定时间轨迹跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN113821030B

    公开(公告)日:2023-07-25

    申请号:CN202111049347.1

    申请日:2021-09-08

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明提供一种欠驱动无人艇的固定时间轨迹跟踪控制方法。步骤1:基于外部干扰,建立欠驱动无人艇运动数学模型;步骤2:将步骤1的欠驱动无人艇运动数学模型转换为二阶系统;步骤3:基于步骤2的二阶系统建立有限时间控制器;步骤4:基于步骤3的有限时间控制器验证欠驱动无人艇闭环系统的鲁棒性和稳定性。本发明实现欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题,并且考虑到了复杂的外部干扰、未知的动力学参数和欠驱的问题。

    一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法

    公开(公告)号:CN110837255B

    公开(公告)日:2022-07-15

    申请号:CN201911084660.1

    申请日:2019-11-08

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明提供的是一种适用于高速水面无人艇的自主危险规避方法。步骤1:获取当前无人艇状态、指令信息以及周围障碍物信息;步骤2:通过高可信局部环境建模方法建立无人艇环境模型;步骤3:输出当前环境模型中已稳定障碍物信息;步骤4:通过基于速度障碍物的高可靠航向稳定保持方法得到新的指令信息;步骤5:输出新的指令信息。本发明可以有效提高无人艇探测范围内的障碍物位置、尺寸的可信度;该方法可同时避免不必要的航向调整,有效的保证了高速无人艇自主航行的安全性。大量高速自主危险规避试验(≥40节)证明本发明可以在不同实际海洋环境中保证高速无人艇自主安全航行。

    一种自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN114265308A

    公开(公告)日:2022-04-01

    申请号:CN202111050133.6

    申请日:2021-09-08

    IPC分类号: G05B13/04

    摘要: 本发明公开了一种自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法,属于无人艇抗干扰控制技术领域。所述自主水面航行器的抗饱和无模型预设性能轨迹跟踪控制方法包括以下步骤:步骤一、建立考虑了外部干扰的无人艇动力学模型;步骤二、建立饱和函数模型;步骤三、设计独立于模型信息的抗饱和控制器;步骤四、验证无人艇控制系统的稳定性和鲁棒性。本发明通过设计误差转换方程和饱和函数模型,仅通过调整预设性能参数就能实现饱和跟踪控制,并且结构简单,设计参数少,在工程方面有很好的适用性。

    一种面向滑行艇的参数化建模方法

    公开(公告)号:CN111709086A

    公开(公告)日:2020-09-25

    申请号:CN202010520110.6

    申请日:2020-06-09

    摘要: 一种面向滑行艇的参数化建模方法,它涉及一种参数化建模方法,具体涉及一种面向滑行艇的参数化建模方法。本发明的目的是为了通过修改滑行艇的型值参数能够快速自动生成任意尺度比的滑行艇艇型,同时获得具有较好光顺性的滑行艇完整曲面。本发明的具体步骤为:第一步建立滑行艇的参数化模型,第二步基于均匀B样条曲线和型线约束条件对滑行艇的关键型线2D投影进行定义,第三步是获得型值点并利用贝塞尔曲线插值得到滑行艇的3D型线,第四步是利用均匀B样条曲线在3D型线间插入外凸型或内凹型曲线,第五步是定义滑行艇的各站面,第六步建立滑行艇各型线间的放样曲面。本发明属于计算机图形学技术领域。

    一种基于快速扫描法的水面无人艇路径规划方法

    公开(公告)号:CN111665846A

    公开(公告)日:2020-09-15

    申请号:CN202010589821.9

    申请日:2020-06-24

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 一种基于快速扫描法的水面无人艇路径规划方法,它涉及水面无人艇技术领域。本发明为解决现有水面无人艇路径规划时,传统势能法易产生局部极小值的问题。本发明包括获取全局地图信息,通过快速扫描法构建静态全局环境势场;获取当前无人艇状态和周围障碍物信息,并根据无人艇任务要求,通过快速扫描法构建以任务终点为源点的势场;通过快速扫描法构建动态障碍物模型;叠加步骤二和步骤三得到的势场,获得无人艇最终的规划势场;在步骤四中的势场内采用梯度下降法规划无人艇航行路径;若无人艇到达任务目标点,循环结束;否则转到步骤三。本发明用于水面无人艇路径规划。

    积分滑模的欠驱动无人艇的有限时间跟踪控制方法及装置

    公开(公告)号:CN113835338B

    公开(公告)日:2024-03-01

    申请号:CN202111049350.3

    申请日:2021-09-08

    IPC分类号: G05B11/42

    摘要: 基于积分滑模的欠驱动无人艇的有限时间跟踪控制方法及装置,属于无人艇轨迹跟踪控制技术领域。目前欠驱动无人艇传统的反步设计过于复杂,传统的PID控制难以有效控制船舶跟踪。跟踪控制方法包括建立基于无人艇模型转换得到的高阶欠驱动无人艇动力学模型;根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型,设计的有限时间积分滑模控制器;根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型、所述有限时间积分滑模控制器,设计有限时间跟踪控制器并设计自适应律消除外界干扰不确定性。与现有技术相比,本发明的有益效果在于,避开了反步设计,有效降低了计算量;设计积分滑模控制器在外界干扰等情况下依然拥有良好的跟踪精度和快速响应能力。

    基于改进快速行进法的水面无人艇路径规划方法

    公开(公告)号:CN116414123A

    公开(公告)日:2023-07-11

    申请号:CN202310184863.8

    申请日:2023-03-01

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 基于改进快速行进法的水面无人艇路径规划方法,属于水面无人艇技术领域。解决了全局路径规划局面下,对未知障碍物实时避碰效果差的问题。本发明首先获取全局地图信息,利用快速行进法构建以目标终点为源点的初始全局环境导航势场,通过全局环境导航势场的梯度方向,获取全局地图中任意位置的初始期望航行艏向;无人艇航行过程中环境感知层实时对障碍物进行探测,若是探测到障碍物,构建基于速度的无人艇碰撞模型;并判断是否存在碰撞风险,如不存在,则按照当前位置的初始期望艏向方向继续导航前进,否则,基于碰撞模型与初始期望艏向利用速度障碍法计算当前位置的避障期望艏向,进行避障航行。本发明适用于无人艇路径规划。