一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法技术

本发明专利技术提供一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，所述方法包括建立船舶数学模型、针对船舶运动模型的线性化和离散化、未来时域预测以及MPC在线求解，在控制器的设计中考虑了系统约束、环境干扰等因素，从而实现了全驱动船舶的航迹跟踪控制。最后，在仿真中对船舶沿圆轨迹的跟踪性能进行测试，并进行误差分析。结果表明，根据全驱动实船模型所设计的控制器能够在一定程度的环境干扰下较好地满足航迹跟踪功能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法
本专利技术涉及一种全驱动船舶航迹跟踪方法，尤其涉及一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，属于船舶控制领域。
技术介绍
船舶的航迹跟踪控制，是近年来船舶的自动控制领域涌现出来的一个热门课题，最初的船舶控制主要面对仅包含尾部推进装置和船舵的欠驱动船舶。随着造船技术的不断发展，市面上现已出现包含船首两侧弱推进器的全驱动船舶，在增加了船舶可控性的同时也对控制算法提出了更高的要求。考虑到船舶运动控制系统具有非线性、时变、不确定性、干扰、输入饱和等特点，常规的控制方法难以满足船舶系统的控制需求，基于以上特点，考虑使用模型预测控制方法实现船舶的航迹跟踪。模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)，也称为预测控制，最早在20世纪80年代应用于化工、原油提炼等领域，是一种先进的过程控制方法，近年来在电力系统、交通管理、运动控制等领域也被广泛应用。同时，预测模型可以结合被控对象本身,无论被控对象是线性模型还是非线性模型,都可以通过预测实现更精准的控制,因此被广泛应用于无人驾驶领域，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，其特征是，包括如下步骤：/n建立全驱动船舶运动的三自由度数学模型；/n三自由度数学模型线性化；/n三自由度数学模型离散化；/n在线MPC求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，其特征是，包括如下步骤：
建立全驱动船舶运动的三自由度数学模型；
三自由度数学模型线性化；
三自由度数学模型离散化；
在线MPC求解。


2.根据权利要求1所述的基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，其特征是，所述建立全驱动船舶运动的三自由度数学模型具体为：所述三自由度包含船舶在水面上的纵向运动、横向运动以及转向运动；所述全驱动船舶是指船舶受到纵向推力、横向推力和转向力矩三个物理量作为控制输入，其控制输入量等于自由度，其数学模型表达式如下：





3.根据权利要求1所述的基于MPC的全驱动船舶航迹跟踪方法，其特征是，所述三自由度数学模型线性化具体为：假设系统已经在期望路径上完全通过，对期望路径上任意参考点处的状态进行一阶泰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志林，苑守正，马英凯，郑林熇，孙雨鑫，苏丽，朱齐丹，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23