【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶动力定位控制，具体涉及一种基于事件触发的多动力定位船协同控制系统。
技术介绍
1、随着人类社会的快速发展，能源需求量逐年增大，陆地上的资源逐渐枯竭。根据《2019年世界能源统计评审》报告中所阐述，全球总的石油量大概还可以使用50年，不仅如此，化石能源的使用和开发对环境造成严重影响，包括气候变化、空气和水污染等。因此，为了满足人类能源需求并降低对环境的影响，人类开始转向海洋能源的开发。
2、然而，海洋能源的开发和利用却面临一些挑战。海洋环境复杂、海上施工条件艰苦、设备耐久性要求高等因素增加了海洋能源的开发成本。为了加速海洋能源的开发进程，人类加大了对海洋装备的研究和投资，动力定位技术应运而生。动力定位技术是一种使用推进器和螺旋桨等动力装置，使作业船舶或钻井平台保持在期望位置或沿着期望轨迹运行的一种技术。
3、在现有的动力定位理论中，推进系统需要持续接收控制器的控制信号而执行动作，长期如此可能会造成推进系统的机械磨损。又因控制器持续传输信号，通信通道也可能会因此拥堵而造成船舶稳定性下降。另外，面对一些复杂的作业，单一的动力定位船可能难以满足开发需求。随着多智能体控制技术的发展，由单一的动力定位船舶作业逐渐向多动力定位船舶协同作业转变。因此多动力定位船的协同定位控制成为当前该领域的重要研发方向之一。
技术实现思路
1、一、专利技术目的：
2、本专利技术的目的在于设计一种抗干扰能力好、定位精度高的多动力定位船协同控制系统，利用事件触发机
3、二、
技术实现思路
：
4、1.本专利技术的基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，包括第i艘动力定位船、第j艘动力定位船、传感器系统、自适应神经网络估计器、辅助动态系统、分布式协同定位控制器、事件触发机制。其特征在于，包括以下步骤：
5、步骤1：第i艘动力定位船的传感器系统实时采集第i艘动力定位船的位姿信息ηi。
6、步骤2：第j艘动力定位船的传感器系统实时采集第j艘动力定位船的速度信息vj及其位姿信息ηj并传输给第i艘动力定位船。
7、步骤3：自适应神经网络估计器对由时变海洋干扰和模型参数不确定性构成的复合干扰进行估计，并将得到复合干扰的估计值传送给分布式协同定位控制器。
8、步骤4：辅助动态系统对推进器输入饱和问题进行信号补偿，并将补偿信号传递给分布式协同定位控制器。
9、步骤5：分布式协同定位控制器根据第i艘动力定位船的误差信号矢量ei1,ei2以及与临船j的相对期望位置信息σij(σij＝σj-σi)、复合干扰估计值和辅助动态系统输出信号γi进行动态面控制，得到分布式协同定位控制器的输出信号τic。
10、步骤6：根据事件触发机制中是事件触发阈值决定分布式协同定位控制器的输出信号是否被更新，如果满足事件触发条件，则将分布式协同定位控制器的输出信号更新为wic(tik+1)，否则，将保持为上一次的输出信号wic(tik)。
11、步骤7：第i艘动力定位船(i＝1,2,3)接收通过事件触发机制和输入饱和模块的信号τip对动力定位船舶进行定位作业。
12、2.根据权利要1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，同时考虑到时变海洋环境干扰、推进器输入饱和、系统模型参数不确定性问题，建立第i艘动力定位船的三自由度数学模型为：
13、
14、
15、其中，ηi＝[xi,yi,ψi]t是第i艘动力定位船在大地坐标系下的位姿信息，包含船舶在大地坐标系下的位置(xi,yi)和艏向角ψi；υi＝[ui,vi,ri]t是第i艘动力定位船在船体坐标系下的速度向量，ui为纵向速度，vi为横向速度，ri为艏摇角速度；mi是正定的惯性质量矩阵；di(vi)是阻尼矩阵；τip∈r3表示由于船舶推进器系统的物理限制而产生的约束控制信号(τip＝sign(τic)τim，其中，τic∈r3为待设计的控制信号，τim∈r3为推进器系统能够产生的最大力矩值)；fi(vi)＝di(t)+ωi是包含模型参数不确定和时变海洋环境干扰的复合干扰，di(t)表示未知时变海洋环境干扰，ωi表示模型参数不确定，包括系统的未建模动态和误差，且ri(ψi)是旋转矩阵。
16、3.根据权利要1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤3中设计的自适应神经网络估计器具体形式为：
17、
18、其中，li2,ρi∈r3×3是待设计的正定对角矩阵；向量定义为其中，是速度vi的估计值，是理想权值的估计值。设计的自适应更新率为：
19、
20、其中，γik和kiw是待设计的正常数。
21、4.根据权利要1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤4中设计的辅助动态系统具体形式为：
22、
23、其中，θi>0；kiγ＝kiγt∈r3×3是待设计的正定对角矩阵；γi∈r3是常向量；△τi＝τip-τic。τip∈r3是由推进器输入饱和输出的约束控制信号，τic∈r3是待设计的控制信号。
24、5.根据权利要1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤5中设计的第i艘动力定位船的定位控制律具体形式为：
25、
26、其中，li2∈r3×3和kis∈r3×3是待设计的正定矩阵；vi＝[ui vi ri]t是第i艘动力定位船在船体坐标系下的速度向量，是一阶滤波器的输出；是有界的高斯基函数。
27、6.根据权利要1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤6中设计的事件触发机制的具体形式为：
28、
29、tk+1＝inf{t>tk||eiδ(t)|≥κi1|τic|+κi2}
30、其中，eiδ(t)＝ωic(t)-τic(t)表示测量误差矢量；κi1和κi2是正常数且满足0<κi1<1和κi2>0。
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1.本专利技术的基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，包括第i艘动力定位船、第j艘动力定位船、分布式协同定位控制器、传感器系统、自适应神经网络估计器、事件触发机制、辅助动态系统。其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，同时考虑到时变海洋环境干扰、推进器输入饱和、系统模型参数不确定性问题，建立第i艘动力定位船的三自由度数学模型为：
3.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤3中设计的自适应神经网络估计器具体形式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤4中设计的辅助动态系统具体形式为：
5.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤5中设计的第i艘动力定位船的定位控制律具体形式为：
6.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，步骤6中设计的事件触发机制的具体形式为：p>...
【技术特征摘要】
1.本发明的基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，包括第i艘动力定位船、第j艘动力定位船、分布式协同定位控制器、传感器系统、自适应神经网络估计器、事件触发机制、辅助动态系统。其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控制系统，其特征在于，同时考虑到时变海洋环境干扰、推进器输入饱和、系统模型参数不确定性问题，建立第i艘动力定位船的三自由度数学模型为：
3.根据权利要求1所述的一种基于事件触发的多动力定位船协同定位控...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘彩云，李兴鑫，栾添添，孙明晓，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：
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