【技术实现步骤摘要】
满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法
[0001]本专利技术涉及船舶自动控制
，尤其涉及满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法
。
技术介绍
[0002]随着各国在经济与军事领域上对于海洋资源竞争的日益增强，船舶的控制技术得到了大力的发展
。
多水面船编队控制具有广阔的工程应用背景，例如在航补给
、
海底测绘以及护航编队
、
海上巡逻
、
编队扫雷等
。
[0003]近年来，反演控制
、
模糊控制
、
滑模控制等一系列控制方法已经被应用到多船编队控制领域中，并且取得了许多不错的成果
。
然而，这些控制系统的收敛时间往往被系统初始条件和控制器的设计参数所限制，导致工程师不能够提前设定收敛时间，降低了系统的工作效率，不利于控制器在实际中的应用
。
技术实现思路
[0004]本专利技术提供了满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法，以克服控制系统的收敛时间受系统初始条件和控制器的设计参数限制，导致工程师不能够提前设定收敛时间，降低了系统的工作效率技术问题
。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：包括如下步骤：
[0006]S1
：建立多船编队控制系统中船舶的运动学模型和动力学模型；
[0007]S2
：设定多船编队控制系统的编队误差，并基于所述编队误差设定辅助...
【技术保护点】
【技术特征摘要】 【专利技术属性】
1.
满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1
：建立多船编队控制系统中船舶的运动学模型和动力学模型；
S2
：设定多船编队控制系统的编队误差，并基于所述编队误差设定辅助误差；
S3
：设计性能函数对所述编队误差以及所述辅助误差进行误差转换，得到转换后的误差变量；
S4
：基于船舶的运动学模型和动力学模型以及转换后的误差变量设计预设时间分段式控制律，用于对所述多船编队控制系统进行控制
。2.
根据权利要求1所述的满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法，其特征在于，
S3
中，
S31
：设计的性能函数表示为：式中，是性能函数
ρ
的一阶导数；
ρ
T
是性能函数
ρ
的稳态值；是单调递增的光滑函数；
t
是时间变量；
T
是预设收敛时间；
S32
：基于设计性能函数对所述编队误差以及所述辅助误差进行误差转换后得到的误差变量表示为：式中，是辅助误差；
e
1i
是编队误差；
δ1，
δ2是正常数；
s
1i
，
s
2i
是中间辅助变量；
ε
1i
，
ε
2i
是误差转换后的误差变量；
e
是指数函数的底，为自然常数，是单调递增的光滑函数；通过上述误差转换，使船舶编队误差满足如下指定性能：
3.
根据权利要求2所述的满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法，其特征在于，
S2
中，
S21
：设定的多船编队控制系统的编队误差表示为：式中，
a
ij
是第
i
艘船与第
j
艘船连接的权值；
N
i
是第
i
艘船邻居的集合；
ψ
i
,
ψ
j
分别是第
i
艘船与第
j
艘船的艏向角；
R(
·
)
是将船体坐标系转换到大地坐标系的转换矩阵；
l
i
，
l
j
分别是第
i
艘船与第
j
艘船的队形结构向量；
b
i
是指领航者与船舶通信连接的权值；
η
i
是第
i
艘船在北东坐标系下的位置变量；
η
d
是船舶期望航迹；
S22
：基于所述编队误差
e
1i
设定的辅助误差表示为：设定的辅助误差表示为：式中，是辅助误差；是单调递增的光滑函数；
t
是时间变量；
T
是预设收敛时间
。4.
根据权利要求3所述的满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制方法，其特征在于，
S4
中，基于船舶的运动学模型和动力学模型以及转换后的误差变量设计预设时间分段式控制律的步骤包括：
S41
：基于转换后的误差变量设计的分段式虚拟控制律
α
i
表示为：其中：
σ
2i
＝
(1/(2e
1i
+2
δ1ρ
)
‑
1/(2e
1i
‑2δ2ρ
))
；
d
bi
＝
d
ii
+b
i
；式中，
k1，
k2分别是
ε
1i
，
ε
2i
的控制增益项；
δ1，
δ2是正常数；
d
ii
为度矩阵的元素；
b
i
是指领航者与船舶通信连接的权值；
a
ij
是第
i
艘船与第
j
艘船连接的权值；
μ
j
是第
j
艘船在北东坐标系下的速度向量；是
N
i
是第
i
艘船邻居的集合；
ψ
i
,
ψ
j
分别是第
i
艘船与第
j
艘船的艏向角；
R(
技术研发人员：庹玉龙，戴东辰，王莎莎，彭周华，耿少龙，刘彪，
申请(专利权)人：大连海事大学，
类型：发明
国别省市：
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