一种考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法技术

本发明专利技术涉及船舶航向保持控制技术领域，提供一种考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法，包括：建立船舶的航向非线性模型，根据船舶的航向非线性模型来设计虚拟控制器，引入事件触发机制，构造基于混合阈值的事件触发规则来实现对阈值参数的自适应调节，通过计算执行器增益自适应补偿律和径向基神经网络权重更新律求得中间控制输入，再根据事件触发规则求得基于事件触发的控制输入，将基于事件触发的控制输入自动录入航向控制系统中，进行船舶航向保持控制。本发明专利技术能够实现对阈值参数的自适应调节，避免控制系统在初始阶段内的控制信号频繁传输，从而降低舵机的执行频率，以及构造自适应补偿律来弱化执行器增益函数对航向保持控制系统的非线性影响。制系统的非线性影响。制系统的非线性影响。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法


[0001]本专利技术涉及船舶航向保持控制
，尤其涉及一种考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法。

技术介绍

[0002]船舶航向保持控制是船舶在航行过程中的一个最基本的任务场景，针对船舶航向保持控制研究，已经取得了大量的有益成果，例如PID控制，自适应神经控制、模型预测控制、滑模控制、动态面控制等。这些控制算法在提升航向保持精度方面具有很大的优势，但是忽略了舵机能效问题，即高精度的航向保持控制算法会增加舵机的操纵次数，进而造成额外的舵机能效损失，而且在现有技术中，航向保持精度易受执行器非线性增益函数影响。因此针对航向保持控制问题，现有技术的缺点主要可总结为以下两点：
[0003](1)现有技术中，针对航向保持控制算法主要有两种形式，一是基于连续时间的控制算法，这种算法需要实时更新控制命令。二是基于静态事件触发的航向保持方法，这种方法中事件触发阈值参数需要人为设置，且固定不变，这样仍然会在控制系统初始阶段造成过多的控制命令更新。而且，上述两种方法中的控制命令均需要实时传输到舵机系统，造成舵机频繁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法，其特征在于，所述方法包括：建立船舶的航向非线性模型；根据所述船舶的航向非线性模型来设计虚拟控制器；引入事件触发机制，构造基于混合阈值的事件触发规则来实现对阈值参数的自适应调节；通过计算执行器增益自适应补偿律和径向基神经网络权重更新律求得中间控制输入，根据所述事件触发规则通过所述中间控制输入求得基于事件触发的控制输入；将所述基于事件触发的控制输入自动录入航向控制系统中，进行船舶航向保持控制。2.根据权利要求1所述的考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法，其特征在于，所述建立船舶的航向非线性模型，包括：船舶的非线性模型如式(1)所示：式中，式中，u,v,r分别表示船舶的前进速度、横漂速度和艏摇角速度；f
r
(
·
)表示艏向模型中的不确定项，F
r
表示执行器增益函数；c1,c2分别表示前进方向和横漂方向上的科式向心系数，d1,d2分别表示横漂方向和艏摇方向上的水动力阻尼系数，g
r
表示未建模动态；d
wr
表示外部扰动，m
r
表示惯性系数。3.根据权利要求2所述的考虑舵机效能的船舶航向保持控制方法，其特征在于，所述根据所述船舶的航向非线性模型来设计虚拟控制器，包括：假设船舶期望航向为ψ
d
，且存在二阶可导，定义航向误差ψ
e
＝ψ
d
‑
ψ，并对其求导得到式(3)；为了镇定航向误差，我们针对r设计虚拟控制器，如式(4)所示：式中，k
ψ
表示正的设计参数；则虚拟控制器α
r
与r之间存在误差r
e
，r
e
＝α
r
‑
r；因此得到误差r
e
的导数为式(5)所示：4.根据权利要求3所述的考虑舵机效能的船舶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰，石冉，冯城，周辰东，
申请(专利权)人：宁波扇贝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：