一种无人船的分布式队列有限时间控制方法技术

本发明专利技术公开了一种无人船的分布式队列式有限时间控制方法，属于一种无人船的分布式队列式有限时间控制方法，包括以下步骤：建立无人船编队运动学和动力学模型；采用视线法的策略来定义无人船编队之间的相对位置和角度，利用障碍李亚普诺夫函数设计满足领航无人船和跟随无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件；根据期望的位置和艏向信息得到的误差信息设计虚拟控制律；基于虚拟控制律、神经网络自适应控制、扰动观测器，及全状态反馈的全驱动无人船设计输出约束编队控制器，实现无人船的分布式队列式有限时间控制，通过稳定性证明了全驱动无人船的编队误差在有限时间均能收敛到零附近的任意小邻域内。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船的分布式队列有限时间控制方法
本专利技术涉及无人船编队领域，尤其涉及一种无人船的分布式队列有限时间控制方法。
技术介绍
当无人船编队系统从宽广海域行驶至狭窄海域时，需要进行队形的切换，这时不仅要考虑对领航者的跟踪性能，还要保证领航者和跟随者之间的编队误差不能过大。队形切换过程中，当两船之间的距离过大时，将会超出传感器的通信范围，导致通信失败的问题或者碰撞航道；当两船之间的距离过小时，将会小于船舶之间的安全距离，容易产生船体之间碰撞的危险。而目前针对无人船编队控制，大部分只考虑了编队系统最终能否达到期望的队形，没有考虑编队误差的约束问题。预设性能函数和障碍李雅普诺夫函数可以有效解决控制过程中的误差约束问题，并且已经用于船舶路径跟踪控制、机器人控制和无人机控制。有学者使用预设性能函数，通过坐标转换把视距法的距离和角度误差约束在期望的范围内，解决了全驱动无人水面船排式编队过程中的暂态性能约束问题，但是控制器设计繁琐。对于船舶控制中输出约束的研究，对数型障碍李雅普诺夫函数是研究的热点，将其应用于全驱动无人船的轨迹跟踪控制，解决了对称输出约束的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无人船的分布式队列有限时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤：/n建立无人船编队运动学和动力学模型；/n基于无人船编队运动学和动力学模型，采用视线法的策略来定义无人船编队之间的相对位置和角度，利用障碍李亚普诺夫函数设计满足领航无人船和跟随无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件；/n在运动学和动力学模型的基础上，得到无人船编队的领航无人船和跟随无人船之间的相对位置和角度，在满足领航者和跟随者无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件下，根据期望的位置和艏向信息得到的误差信息设计虚拟控制律；/n基于动力学模型中的不确定项，采用径向基神经网络设计补偿反馈控制；/n针对动力...

【技术特征摘要】
1.一种无人船的分布式队列有限时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
建立无人船编队运动学和动力学模型；
基于无人船编队运动学和动力学模型，采用视线法的策略来定义无人船编队之间的相对位置和角度，利用障碍李亚普诺夫函数设计满足领航无人船和跟随无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件；
在运动学和动力学模型的基础上，得到无人船编队的领航无人船和跟随无人船之间的相对位置和角度，在满足领航者和跟随者无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件下，根据期望的位置和艏向信息得到的误差信息设计虚拟控制律；
基于动力学模型中的不确定项，采用径向基神经网络设计补偿反馈控制；
针对动力学模型中的未知海洋环境环境干扰，设计扰动估计观测器；
基于虚拟控制律、神经网络自适应控制、扰动观测器，及全状态反馈的全驱动无人船设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁晓玲，王端松，王川，朱鹏莅，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21