基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法技术

技术编号:43527004 阅读:38 留言:0更新日期:2024-12-03 12:13
本发明专利技术提供了一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,通过传感器实时获取波浪信息,利用频域分析提取主要频率,结合滤波后信号和物理特征,采用LSTM模型预测未来波浪状态。通过ROS节点实时调整无人船的航速和航向,动态应对波浪高度、速度和方向的变化,确保航行稳定。利用高维卡尔曼滤波器实现虚实同步反馈,修正控制策略。系统包括波浪信息获取、数据处理与预测、控制决策以及反馈与优化模块,保证无人船在波浪突变环境下的稳定航行。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于无人船控制,具体涉及一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法


技术介绍

1、无人船是一种能够无需遥控,借助精确卫星定位和自身传感器,实现按照预设任务自主在水面航行的水面机器人。这种“水面机器人”融合了船舶、通信、自动控制、远程监控和网络化系统等多项技术,实现了自主导航、智能避障、远距离通信、视频实时传输和网络化监控等多项功能。作为一种新型技术手段,无人船已经在海洋勘测、海上防务等领域得到了广泛应用。

2、在无人船航行过程中,经常会遇到由风、浪等因素引起的波浪突变。在这种情况下,波浪高度、速度和方向的快速变化对无人船的稳定性带来很大挑战,无人船容易出现倾覆、失速或剧烈摇摆等情况。因此,在波浪突变、高动态环境下对无人船进行有效控制,直接关系到无人船的行驶安全和任务的顺利完成。目前的无人船控制方法在低海况下可以保证平稳航行,但在波浪突变的复杂环境中,现有控制方法无法根据实时海况对无人船做出快速的自适应调整,难以实现无人船航向和航速的快速、精确调整,进而无法保证无人船在波浪突变下的平稳行驶。

3、因此,针对波浪突变环境中无本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,步骤S2中,

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,计算提取的主要频率的倒数得到波浪的主导周期,并根据主导周期计算无人船的响应时间窗口,该响应时间窗口决定无人船在波浪冲击前完成调整的最短时间。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,LSTM模型的训练过程包括:

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,步骤s2中,

3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,计算提取的主要频率的倒数得到波浪的主导周期,并根据主导周期计算无人船的响应时间窗口,该响应时间窗口决定无人船在波浪冲击前完成调整的最短时间。

4.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,lstm模型的训练过程包括:

5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应波浪干扰控制方法,其特征在于,步骤s4中,

6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的无人船自适应...

【专利技术属性】
技术研发人员:段廷霄金久才刘德庆郭素敏李洪宇
申请(专利权)人:山东科技大学
类型:发明
国别省市:

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