公开(公告)号：CN118915728A

公开(公告)日：2024-11-08

申请号：CN202410952593.5

申请日：2024-07-16

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 刘陆 ,  张建硕 ,  邱名湘 ,  彭周华 ,  王丹 ,  王浩亮 ,  王安青 ,  古楠

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种无人船多模态扩张状态观测器，包括无人船纵荡速度方向多模态扩张观测器组、无人船艏摇角速度方向多模态扩张观测器组以及动力学控制器；纵荡速度方向多模态扩张观测器组包括若干纵荡速度方向扩张观测器通路和纵荡速度方向扩张观测器选择器；艏摇角速度方向多模态扩张观测器组包括若干艏摇角速度方向扩张观测器通路和艏摇角速度方向扩张观测器选择器；将纵荡速度方向扩张观测器选择器与艏摇角速度方向扩张观测器选择器的输出端并联至动力学控制器控制无人船动作。本发明提出的多模态扩张状态观测器可以实时估计内部模型不确定性和外部海洋环境扰动，并在控制回路中进行实时补偿，提高复杂海洋环境下的稳定性和抗扰性。

公开(公告)号：CN114755918B

公开(公告)日：2024-07-23

申请号：CN202210273296.9

申请日：2022-03-18

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 景云 ,  崔凯 ,  李一鹤 ,  姜岳 ,  古楠 ,  王浩亮 ,  刘陆 ,  王安青 ,  王丹

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明提供一种推进器部分失效下的无人船控制失效率和扰动估计方法及系统。本发明方法，包括：构建推进器失效的无人船模型，并给定无人船模型一个系统输入；建立状态观测器模块和扰动估计器模块，将当前时刻速度的观测值同时导入到两个模型中，分别得到系统总扰动与环境扰动的估计值和失效控制增益；建立失效率估计模块，对无人船失效率进行估计。本发明将数据驱动自学习方法与自抗扰控制相结合，提出一种响应速度快、效益高、适用性强的推进器部分失效下的无人船控制失效率和扰动估计方法，不仅可以实现对失效率进行估计，而且还能实现对复杂的未知时变系统总扰动进行估计。解决了在无人船发生推进器部分失效时对失效率和外部扰动的估计问题。

公开(公告)号：CN117369471B

公开(公告)日：2024-05-28

申请号：CN202311469792.2

申请日：2023-11-06

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 王安青 ,  刘悦晨 ,  王浩亮 ,  韩冰 ,  刘陆 ,  古楠 ,  彭周华 ,  王丹

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开一种具有预设性能的无人船数据驱动模糊航向控制方法，建立了考虑环境干扰的无人船航向控制模型；提出一种具有预设性能约束的策略，使得无人船的航向跟踪误差可以收敛到一个预设的小范围的界内并且所用性能函数可以任意调整收敛速率以满足实际需求。根据历史数据堆栈所建立的数据驱动模糊自适应律，能够在无人船航向控制系统受到复杂气流和极端天气带来的外部干扰的情况下，实现航向跟踪的任务，提高了控制策略的鲁棒性和抗干扰性能，并且是能够同时使用历史数据和实时数据进行自适应的自适应律，使得系统状态的估计效果更好，收敛速度更快，航向跟踪误差更小。

公开(公告)号：CN114755947B

公开(公告)日：2024-05-24

申请号：CN202210273284.6

申请日：2022-03-18

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 景云 ,  彭博 ,  罗铭焌 ,  姜岳 ,  古楠 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王安青 ,  王丹

IPC: G05B19/042

Abstract: 本发明一种无模型的抗干扰控制器结构，属于非线性系统抗干扰控制领域，该控制器结构包括：无模型控制器、基于反馈机制建立扩张状态观测器，数据记录模块分别将输出信号前一次值和当前值作差及将时间导数上一次和当前值进行作差运算，得到输出信号的变化值和时间导数的变化值；对被控系统的控制输入增益的估计值的自适应增益估计器模块；无模型控制器接收输入的状态跟踪误差信号、扩张状态观测器对的新的扩张状态的估计和自适应增益估计器输出的被控系统的控制输入增益的估计值，无模型控制器将输出控制信号传送给被控系统，该结构能够实现对于被控系统的未知扰动的估计值和控制输入增益估计值在有限时间内快速收敛到实际值，满足设计目标。

公开(公告)号：CN118011819A

公开(公告)日：2024-05-10

申请号：CN202410168254.8

申请日：2024-02-06

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 古楠 ,  于勇淇 ,  彭周华 ,  王丹 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王安青

IPC: G05B13/04

Abstract: 一种无人艇集群安全编队博弈控制方法和控制器，包括以下步骤：建立多个受外部扰动影响的欠驱动无人艇数学模型；基于欠驱动无人艇数学模型，实现无人艇对附近邻居无人艇位置信息的估计；基于第一滤波自适应扩张状态观测器，实现对未知无人艇模型和地球坐标系下外部扰动的估计；基于控制‑李雅普诺夫方程‑控制障碍函数的控制方法，设计地球坐标系下无模型最优推力控制律；基于控制障碍函数的稳定性约束集，得到无人船之间避碰安全约束集，基于无人艇纵向推力优化问题，得到最优纵向推力；基于第二滤波自适应扩张状态观测器，实现对未知无人艇模型和艏摇方向外部扰动的估计；设计无模型最优艏摇力矩控制律；基于艏摇力矩优化问题，得到最优艏摇力矩，基于最优艏摇力矩，实现无人艇集群编队过程中博弈安全控制。

公开(公告)号：CN117872910A

公开(公告)日：2024-04-12

申请号：CN202410084011.6

申请日：2024-01-19

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  李荣慧 ,  古楠 ,  王丹 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王安青

IPC: G05B19/042

Abstract: 本发明一种障碍环境下无人艇多对一协同追捕控制器设计方法，包括以下步骤：考虑未知系统动态和复杂环境扰动，构建追踪无人艇的运动学方程和动力学方程，以及逃逸无人艇的运动学方程；基于逃逸无人艇位置的位置，实现多个虚拟追踪者对逃逸无人艇位置和速度的估计；基于包围算法、接近算法与权衡算法，设计多个虚拟追踪者对逃逸无人艇分布式协同追捕策略；基于分布式协同追捕策略，得到虚拟追踪者的追捕速度；构建控制障碍函数，生成最优轨迹生成器，避免协同追捕过程中的避碰；基于视距制导律，无人艇系统给定的速度信号，设计扩张状态观测器；基于视距制导律、扩张状态观测器设计无模型控制律，实现多个无人艇对一个逃逸无人艇的追捕控制。

公开(公告)号：CN117539239A

公开(公告)日：2024-02-09

申请号：CN202311184319.X

申请日：2023-09-13

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  夏枫倍 ,  迟延瑜 ,  古楠 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王安青 ,  王丹

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明提供了一种基于元学习的无人艇轨迹跟踪控制器结构及控制方法，涉及无人艇轨迹跟踪控制技术领域，结构包括运动学控制器、动力学控制器、元学习预估器、学习的基函数和c个环境条件数据集；所述动力学控制器的输入端分别与运动学控制器、元学习预估器的输出端相连，所述动力学控制器的输出端分别与无人艇模型和c个环境条件数据集的输入端相连；所述元学习预估器的输入端分别与学习的基函数和无人艇模型的输出端相连，所述元学习预估器的输出端与所述动力学控制器的输入端相连；本发明用元学习技术精确刻画无人艇与环境交互过程中的复杂动态特征，形成有效的船舶模型特征和海洋环境特征知识表达，有效提高无人艇在不同环境下的适应性。

公开(公告)号：CN113110467B

公开(公告)日：2024-02-02

申请号：CN202110437078.X

申请日：2021-04-22

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  古楠 ,  徐彦平 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王丹 ,  尹勇

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种切换通讯拓扑下无人船编队规划与制导方法及系统，系统包括路径导引包含运动生成器模块、分布式路径参数更新模块、双偶极向量场模块、基于向量场的制导律模块以及通讯网络；本发明采用路径导引包含运动生成器模块实现了多种包含操纵编队队形，提高了多个无人船之间协同的灵活性和对复杂的海洋环境下的适应性；采用通讯层和制导层独立分开设计，实现了通讯和制导的解耦，提高了设计和实现的灵活性；采用基于向量场的制导律来跟踪参考点，实现了欠驱动多无人船在初始暂态过程以及在编队切换的过程中的平滑过渡。

公开(公告)号：CN117032031A

公开(公告)日：2023-11-10

申请号：CN202311047769.4

申请日：2023-08-18

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  郎清泉 ,  古楠 ,  王安青 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王丹

IPC: G05B19/042

Abstract: 本发明公开了一种模块化集成无人艇控制器硬件系统，应用于无人艇控制技术领域，本发明硬件系统包括飞控模块、树莓派模块、网桥模块、通信模块、电源模块、外设接口和开关部分；本发明采用模块化设计方法，将飞控模块外设接口进行独立PCB电路板设计；本发明利用PCB电路设计方法，把飞控模块外设接口PCB电路板接口同树莓派模块接口、网桥模块接口、通信模块接口、电源模块、外设接口、开关部分分区域设计主PCB电路板，以确保电路信号干扰小，硬件系统模块化集成度高；该硬件系统有效解决了无人艇内部控制线路复杂和组装维修困难的缺陷。

公开(公告)号：CN116466701A

公开(公告)日：2023-07-21

申请号：CN202310199191.8

申请日：2023-03-03

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 彭周华 ,  李龙威 ,  韩冰 ,  刘伟 ,  刘陆 ,  王浩亮 ,  王安青 ,  古楠 ,  王丹

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明提供了一种无人水面艇能耗最小轨迹规划方法，涉及无人水面艇运动规划技术领域，包括如下步骤：基于深度图像信息构建并更新无人水面艇目前所处环境下的三维占据栅格地图；构造带符号的欧式距离场；采用基于船舶运动学的A星算法，基于三维占据栅格地图进行前端路径点的搜索，得到路径点；采用直线对所述路径点进行曲线拟合，得到路径曲线基于欧式距离场，对针对速度、加速度、避障距离、曲线光滑度的无约束优化问题进行求解，得到避障的最优轨迹。本发明基于视觉信息进行无人艇的轨迹规划，可以对开放水域复杂环境下任意形状的障碍物进行避障避碰，无人艇可以根据周围障碍物环境做出实时局部规划。