一种基于各向异性感知的无人艇动态覆盖方法

    公开(公告)号:CN118915753A

    公开(公告)日:2024-11-08

    申请号:CN202411005119.8

    申请日:2024-07-25

    IPC分类号: G05D1/43 G05D109/30

    摘要: 本发明提供一种基于各向异性感知的无人艇动态覆盖方法,包括:构建无人艇的运动学模型;基于构建的无人艇的运动学模型,设计传感器累计覆盖水平;基于构建的无人艇的运动学模型,设计标称动态覆盖控制律;基于构建的无人艇的运动学模型,设计避碰控制律;基于构建的无人艇的运动学模型,设计安全动态覆盖控制律。本发明针对多艘无人艇,设计了基于锥形传感器的动态覆盖方法,无需根据实际的海况重新规划轨迹,节省了大量的计算资源和时间;在此基础上,设计了基于锥形避碰函数的避碰控制算法,实现了无人艇间的安全避让以及与障碍物的有效避障。

    一种规避障碍物的无人船集群队形保持制导控制器

    公开(公告)号:CN118331310A

    公开(公告)日:2024-07-12

    申请号:CN202410556179.2

    申请日:2024-05-07

    IPC分类号: G05D1/46 G05D1/622 G05D1/695

    摘要: 本发明提供了一种规避障碍物的无人船集群队形保持制导控制器,包括欠驱动无人船运动学模型、队形保持模块、避碰模块以及运动学制导模块;所述欠驱动无人船运动学模型的输入端与所述运动学制导模块的输出端相连,所述欠驱动无人船运动学模型的输出端分别与所述队形保持模块、避碰模块以及运动学制导模块的输入端相连;所述队形保持模块的输入端分别与给定目标点坐标、所述欠驱动无人船运动学模型的输出端相连,所述队形保持模块输出端与所述运动学制导模块的输入端相连;本发明所提方法对静态和动态障碍物均提供了有效的规避机制,确保在规避障碍物的同时保持有效的集群队形,避免了潜在的队形破坏,保障了无人船集群在行进过程中的安全。

    一种多无人艇双边优化安全追逃博弈控制器设计方法

    公开(公告)号:CN118311872A

    公开(公告)日:2024-07-09

    申请号:CN202410556112.9

    申请日:2024-05-07

    IPC分类号: G05B13/04

    摘要: 本发明一种多无人艇双边优化安全追逃博弈控制器设计方法,包括以下步骤:基于M个追踪艇位置以及M个逃跑艇位置,设计分配策略,将M个追踪艇和M个逃跑艇一对一进行追踪锁定;基于安全关键型追逃制导律和追踪无人艇基于预估误差设计神经网络的更新律设计追踪无人艇的动力学控制器;基于安全关键型追逃制导律和逃逸无人艇基于预估误差设计神经网络的更新律设计逃逸无人艇的动力学控制器;基于追踪无人艇的动力学控制器和逃逸无人艇的动力学控制器分别对追踪无人艇和逃逸无人艇进行控制,实现M个追踪艇和M个逃跑艇安全追逃博弈过程的控制,本方法无需任何先验模型参数,可以更好地适应不同环境和船舶特性的变化,提高了协同追捕任务的鲁棒性。

    一种基于事件触发无人船数字孪生模型的平行控制器

    公开(公告)号:CN118244768A

    公开(公告)日:2024-06-25

    申请号:CN202410344535.4

    申请日:2024-03-25

    IPC分类号: G05D1/43 G05D109/30

    摘要: 本发明提供了一种基于事件触发无人船数字孪生模型的平行控制器,包括无人船数字孪生模型、状态事件触发器、实际无人船、运动学制导律、动力学控制律和控制输入事件触发器;所述无人船数字孪生模型接收来自控制输入事件触发器的触发后的前向推力和转向力矩和状态事件触发器的触发后的实际无人船位置信息、速度信息、加速度信息,发送虚拟无人船前向速度、艏摇角速度、前向速度方向建模误差、艏摇角速度方向建模误差以及系统总扰动预测值到动力学控制律;本发明利用元学习技术精准捕获不同海况下环境无关特征项,克服了传统的基于数据统计的建模方法环境适应能力弱的缺点,实现了不同海况下无人船模型动态特征的有效积累。

    一种欠驱动无人艇平行路径跟踪控制器

    公开(公告)号:CN117590847A

    公开(公告)日:2024-02-23

    申请号:CN202311519025.8

    申请日:2023-11-14

    IPC分类号: G05D1/43 G05D109/30

    摘要: 本发明提供了一种欠驱动无人艇平行路径跟踪控制器,涉及欠驱动无人艇路径跟踪控制技术领域,包括实际欠驱动无人艇系统、虚拟欠驱动无人艇系统、运动学控制器、滤波器、动力学控制器和路径参数更新律;所述实际欠驱动无人艇系统接收来自动力学控制器的纵向推力和艏摇方向转向力信息;所述实际欠驱动无人艇系统发送无人艇的位置、艏摇角信号和无人艇的速度信息至虚拟欠驱动无人艇系统;本发明构建了一个与实际欠驱动无人艇系统平行互动的虚拟欠驱动无人艇系统,通过使实际欠驱动无人艇系统趋向虚拟欠驱动无人艇系统,实现了欠驱动无人艇模型的实时更新和数据交互,从而构建完整的无人艇数字孪生运动模型。

    一种无人艇区域保持控制方法及装置

    公开(公告)号:CN112650257B

    公开(公告)日:2024-02-02

    申请号:CN202011613185.5

    申请日:2020-12-30

    IPC分类号: G05D1/43 G05D109/30

    摘要: 本申请公开了一种无人艇区域保持控制方法及装置,所述方法包括,先确定所述无人艇的虚拟控制律;再确定所述无人艇的速度跟踪的非线性滑模面;再结合所述虚拟控制律获得所述无人艇的鲁棒滑模控制器;最后根据预设的所述跟踪误差的阈值,设置所述鲁棒滑模控制器发出所述控制信号的事件触发条件,并当所述事件触发条件满足时,所述鲁棒滑模控制器发送所述控制信号给所述无人艇的推进器,实现所述无人艇的区域保持控制。本申请通过引入对称障碍李雅普诺夫函数将区域保持问题转化为具有输出状态变量约束系统的控制问题,简化了区域保持控制策略,并进一步通过设置事件触发机制,在完成区域保持的同时降低了推进器动作频率,延长了推进器使用寿命。

    一种无人艇追逃博弈控制方法及控制器

    公开(公告)号:CN117270528A

    公开(公告)日:2023-12-22

    申请号:CN202311174153.3

    申请日:2023-09-12

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明一种无人艇追逃博弈控制方法及控制器,基于追捕无人艇运动学数学模型和逃逸无人艇运动学数学模型,分别构造追逃优化代价函数和博弈化代价函数,设计了基于非线性模型预测方法的无人艇博弈控制器和无人艇追逃控制器,在对自身最不利的情况下评估追捕无人艇和逃逸无人艇的最佳策略;然后根据评估的对手策略得到自己的最佳博弈策略;考虑包括非线性无人艇运动学模型约束、速度约束、角速度约束、边界约束、避障约束在内的多约束条件下,无人艇博弈双方均通过最大最小优化求解方法,在多约束条件下得到了最优的追逃博弈策略,使得追捕无人艇和逃逸无人艇达到了纳什均衡状态。该方法提高了非合作运动场景中无人艇的对抗性。

    一种多无人艇编队避碰的优化控制器及其结构、设计方法

    公开(公告)号:CN113093739B

    公开(公告)日:2023-12-15

    申请号:CN202110322602.9

    申请日:2021-03-25

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 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。

    一种带有状态量化和输入量化的无人船舶有限时间航向跟踪控制方法

    公开(公告)号:CN117055564A

    公开(公告)日:2023-11-14

    申请号:CN202311152088.4

    申请日:2023-09-07

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明提供一种带有状态量化和输入量化的无人船舶有限时间航向跟踪控制方法,包括:获取周围环境及周围其他船舶的海况信息,建立无人船舶的航向控制数学模型,采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理;利用扩张状态观测器估计量化后的状态变量及控制系统中存在的不确定项,并将估计值用于无人船舶航向跟踪控制器的设计;基于Terminal滑模控制策略设计系统控制律,构造Terminal滑模面使得跟踪误差能够在有限时间内收敛;基于Lyapunov稳定性理论,证明扩张状态观测器和Terminal滑模控制器的稳定性、闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性,最终证明本发明提供的带有状态量化和输入量化的无人船舶有限时间航向跟踪控制系统的稳定性。