【技术实现步骤摘要】
一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法
本专利技术涉及无人艇运动控制领域，特别是一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法。
技术介绍
无人水面艇(USV)在军事、科研、商业等领域都具有极高的应用潜力，随着海洋活动的深入开展，无人艇技术得到了越来越广泛的关注。具备良好的控制性能是实现无人艇安全可靠应用的基础，其中，对速度的控制是不可或缺的一部分。无人艇的速度控制受其自身形状大小以及水面风浪等诸多因素影响，因此，使用传统的PID控制方法无法获得良好的控制效果。随着智能控制理论的不断发展和完善，越来越多新颖的控制方法被应用于无人水面艇的速度控制中，例如，模糊控制，神经网络控制，专家控制等。将这些智能控制方法彼此结合或是引入传统的PID控制中，有效地提高了控制性能。针对无人艇速度控制问题，已经有了一些可行的技术方案。但现有的专利仍然存在以下问题：第一，现有的无人水面艇速度控制方法中，大多未考虑到电力推进部分的控制，控制输入是力矩，而力矩的控制又需要控制电机来完成，使得这些方法在实际的工程应用中实现起来较为复杂。第二，随着无人水面艇越来越广泛的应用，对其速度控制的...
【技术保护点】
1.一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法，其特征在于具有如下步骤：S1、建立用于推进无人水面艇的直流电机模型、无人水面艇的螺旋桨模型和无人水面艇的前向速度模型；S2、根据步骤S1中各模型建立直流电机推进的无人水面艇模型；S3、根据直流电机推进的无人水面艇模型的不确定项，采用基于神经网络的航速辨识器和转速辨识器来逼近不确定项；S4、从航速辨识器和转速辨识器获得不确定项信息，采用动态面控制设计方法设计直流电机推进无人水面艇速度控制器。
【技术特征摘要】
1.一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法，其特征在于具有如下步骤：S1、建立用于推进无人水面艇的直流电机模型、无人水面艇的螺旋桨模型和无人水面艇的前向速度模型；S2、根据步骤S1中各模型建立直流电机推进的无人水面艇模型；S3、根据直流电机推进的无人水面艇模型的不确定项，采用基于神经网络的航速辨识器和转速辨识器来逼近不确定项；S4、从航速辨识器和转速辨识器获得不确定项信息，采用动态面控制设计方法设计直流电机推进无人水面艇速度控制器。2.根据权利要求1所述的直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法，其特征在于：所述步骤S1中建立用于推进无人水面艇的直流电机模型的具体步骤如下：用于推进无人水面艇的直流电机的电枢电压平衡方程如下：Ea＝Ceω(2)其中，Ra、La分别表示用于推进无人水面艇的直流电机的电枢电阻和电感；Ea、Ce分别表示用于推进无人水面艇的直流电机的电枢反电动势和反电动势系数；ua表示用于推进无人水面艇的直流电机的电枢输入电压；ia表示用于推进无人水面艇的直流电机的电枢电流；ω表示用于推进无人水面艇的直流电机的角速度；用于推进无人水面艇的直流电机的电磁转矩方程如下：Mm＝Cmia(3)其中，Mm表示用于推进无人水面艇的直流电机的电磁转矩；Cm表示用于推进无人水面艇的直流电机转矩系数；用于推进无人水面艇的直流电机的电机转矩平衡方程如下：其中，Jm表示用于推进无人水面艇的直流电机和负载折合到电机轴上的转动惯量；fm表示用于推进无人水面艇的直流电机和负载折合到电机轴上的黏性摩擦系数；Mc表示用于推进无人水面艇的直流电机和负载折合到电机轴上的总负载转矩；在实际的工程应用中，通常忽略数值较小的用于推进无人水面艇的直流电机的电枢电感La，则忽略电感后的用于推进无人水面艇的直流电机模型为：其中，Km＝Cm/(Rafm+CmCe)、Kc＝Ra/(Rafm+CmCe)表示用于推进无人水面艇的直流电机的传递系数；Tm＝RaJm/(Rafm+CmCe)表示用于推进无人水面艇的直流电机的机电时间常数。所述步骤S1中建立的无人水面艇的螺旋桨模型如下：P＝KPρD4n|n|(6)T＝(1-t)KTρD5n|n|(7)其中，P、T分别表示无人水面艇的螺旋桨的推力和转矩；KP、KT分...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭周华，王丹，孟程铖，刘陆，古楠，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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