一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法。首先利用二阶跟踪微分器优化明轮船航向的过渡过程,跟踪输入信号和输入信号的微分信号；再由观测到的输出信号和被控对象的输入信号通过扩张状态观测器确定出明轮船航向系统的内部状态信息；将跟踪到的输入信号和观测到的输出信号之间的误差,以及跟踪到的输入信号的微分信号和观测到的输出信号的微分信号之间的误差,通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；最后将得到的非线性状态误差反馈控制量以及扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量。明轮船航向自抗扰控制器使明轮船航向控制过程快速、平滑，实现高精度的明轮船航向保持控制。

A method of heading control for aquaculture steamboat based on ADRC Technology

The invention discloses a method for controlling the heading of an aquaculture steamboat based on auto disturbance rejection technology. Firstly, the second-order tracking differentiator is used to optimize the course transition process of open-ship, tracking the differential signals of the input signal and the input signal; then the internal state information of the open-ship course system is determined by the observed output signal and the input signal of the controlled object through the extended state observer; the input signal and the observation are tracked. The error between the output signal and the differential signal between the tracking input signal and the observed output signal is calculated by the non-linear state error feedback control law. Finally, the non-linear state error feedback control quantity is obtained and expanded. The perturbation estimation derived from the tensioning state observer is worth the final control. Auto disturbance rejection controller (ADRC) for open-ended ship course control makes the course control process of open-ended ship fast and smooth, and achieves high-precision open-ended ship course maintenance control.

【技术实现步骤摘要】
一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法
本专利技术涉及明轮船航向控制领域，特别设计一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法。
技术介绍
我国是一个水产养殖大国，随着经济发展和人民生活水平的提高，丰富的水产品不仅大幅度改善了人民的生活，也使水产养殖业成为国民经济的支柱产业之一。由于国内的水产养殖通常位于近海或者内河水域，水浅、水下植被较多、水情较为复杂，开发和设计具有低速机动性好、吃水浅的水面作业平台是必然的选择。在水产养殖行业，由于工作环境的限制，水面作业装备通常处于低速运动状态，无需高速运动。此时舵控方向的螺旋桨船舶不能有效控制其航向和航迹，螺旋桨容易被水生植物缠绕，搅断各类植物，造成水体污染，影响水质。因此，用于均匀投饵作业的水产养殖明轮船具有重要的实用价值。水产养殖明轮船导航控制系统中，船体的航向控制是其中的关键环节，能否控制船体严格按照设定航向航行会直接地影响饵料投放的均匀度，一种精确的航向控制方法可以增强导航控制系统的实时性，提高水产养殖明轮船的工作效率。目前已有一些明轮船航向控制方法,但都存在着一些不足,如申请号为201610095261.5的专利“一种水产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、利用二阶跟踪微分器优化水产养殖明轮船航向的过渡过程,跟踪输入信号和输入信号的微分信号；步骤二、由观测到的输出信号和被控对象的输入信号通过扩张状态观测器确定出明轮船航向系统的内部状态信息；步骤三、将由跟踪到的输入信号和观测到的输出信号之间的误差,以及跟踪到的输入信号的微分信号和观测到的输出信号的微分信号之间的误差,通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；步骤四、由得到的非线性状态误差反馈控制量以及扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量，即航向调整量；步骤五、由得到的航向调整量...

【技术特征摘要】
1.一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、利用二阶跟踪微分器优化水产养殖明轮船航向的过渡过程,跟踪输入信号和输入信号的微分信号；步骤二、由观测到的输出信号和被控对象的输入信号通过扩张状态观测器确定出明轮船航向系统的内部状态信息；步骤三、将由跟踪到的输入信号和观测到的输出信号之间的误差,以及跟踪到的输入信号的微分信号和观测到的输出信号的微分信号之间的误差,通过非线性状态误差反馈控制律计算得到一个非线性状态误差反馈控制量；步骤四、由得到的非线性状态误差反馈控制量以及扩张状态观测器扩张出来的扰动估计值得出最终控制量，即航向调整量；步骤五、由得到的航向调整量通过明轮船航向控制系统生成左右明轮的航向转速。2.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法，其特征在于：所述二阶跟踪微分器的离散算法为fhan函数的算法公式为式中fhan函数为最速控制综合函数，d、d0、y、a0、a为fhan函数内部变量，v为明轮船给定航向，v1对所述信号v进行快速无超调跟踪，同时v2跟踪所述信号v的微分信号，r、h为跟踪微分器需要设定的参数。3.根据权利要求1所述的一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法，其特征在于：所述扩张状态观测器，其离散算法为非线性函数fal的表达式为式中z1为估计跟踪到的明轮船实际航向，z2为估计跟踪到的明轮船实际航向的变化率，z3为明轮船航向扰动估计值，e为估计跟踪到的实际航向与实际航向之间的误差β01，β02，β03，b0，α，δ为扩张状态观测器需要设定的参数。4.根据权利要求3所述的一种基于自抗扰技术的水产养殖明轮船航向控制方法，其特征在于：所述非线性状态误差反馈控制率中，非线性状态误差反馈控制量为u＝kpfal(e0,α0,δ)+kIfal(e1,α1,δ)+kdfal(e2,α2,δ)其中，e0＝v1-z1为跟踪过程与观测器之间的误差信号，为误差的积分信号，e2＝v2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵德安，后乾康，丁世宏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32