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公开(公告)号：CN117111614A
公开(公告)日：2023-11-24
申请号：CN202311152095.4
申请日：2023-09-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种基于改进人工势场法的船舶编队避碰避障与跟踪控制方法，包括：构建无人船数学模型，并考虑改进的人工势场，引入斥力函数，设计斥力函数对应速度；对运动学系统中存在的不确定项和外界干扰，利用扩张状态观测器进行观测，设计运动学制导律；设计动力学控制器，实现对运动学制导律的跟踪，并针对动力学系统中存在的未知函数项问题，引入RBFNN系统对其进行逼近；设计Lyapunov函数，证明闭环系统的稳定性。本发明采用Matlab软件对理论算法进行仿真实验，仿真结果验证基于改进人工势场法的船舶编队避碰避障及跟踪控制的有效性，解决了考虑避碰避障的船舶编队避碰避障与跟踪控制问题。
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公开(公告)号：CN117055579A
公开(公告)日：2023-11-14
申请号：CN202311232576.6
申请日：2023-09-22
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开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，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。通过设计一种具有预设时间收敛性的性能函数，并通过误差转换设计了满足指定性能的多船预设时间分段输出反馈编队控制器，使得工程师可以根据实际任务需求提前设定收敛时间，而不受系统初始条件和控制器的设计参数的影响，提高了工作效率。
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公开(公告)号：CN113219970B
公开(公告)日：2023-11-03
申请号：CN202110443952.0
申请日：2021-04-23
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种无人船向量场路径跟踪控制器及设计方法，采用向量场方法，在期望路径周围生成空间矢量。基于产生的向量场空间矢量方向，给出了无人船制导航向信号。根据无人船位置及路径参数点位置信息，得到了无人船制导速度信号。在向量场作用下，无人船能够光滑的沿着场线运动，最终收敛到期望路径。本发明考虑了无人船的暂态控制性能，使无人船路径跟踪路线更加光滑，减小了无人船运动中的风险，降低了执行机构的压力，能够有效的降低船舶执行机构的成本。采用向量场的制导方法，可以得到更小的跟踪误差收敛效果，提高了无人船路径跟踪性能。
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公开(公告)号：CN113093742B
公开(公告)日：2023-05-26
申请号：CN202110341065.2
申请日：2021-03-30
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种自动规避多障碍物的无人船路径跟踪系统，包括，避碰控制模块和路径跟踪模块，避碰控制模块用于根据无人船和环境障碍物的位置和角度计算避碰控制角速度；路径跟踪模块包括LOS制导单元、非线性微分控制器单元Ⅱ、观测器单元以及动力学控制器单元，其根据避碰控制角速度计算无人船的纵向方向的控制力矩和艏摇方向的控制力矩进而控制无人船运动。本发明公开的系统实现了根据地球坐标系下无人船的位置坐标和艏摇角信息、环境障碍物的位置坐标，在实现路径跟踪的同时避开环境障碍物，实现无碰撞风险的无人船路径跟踪，具有系统更为方便简洁、能够适用多个障碍物的复杂海洋环境以及节省了成本等优点。
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公开(公告)号：CN114035592B
公开(公告)日：2023-05-16
申请号：CN202111386997.5
申请日：2021-11-22
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了一种水下滑翔机三维协同路径跟踪控制系统，包括路径跟踪制导模块用于获取水下滑翔机的位置、航向、速度以及给定路径信息，计算给定纵向速度、纵倾角速度、艏向角速度以及纵向跟踪误差；协同模块用于获取纵向跟踪误差和邻居水下滑翔机的路径参数信息，计算协同路径参数信息；预估器模块用于计算总速度误差、纵荡角速度误差与艏摇角速度误差的估计值；动力学控制模块用于计算水下滑翔机在纵向、纵摇以及艏摇方向运动的控制参数；通信网络用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构。本发明适用于多水下滑翔机，采用模块化设计，降低了控制系统结构的复杂性、减少了计算负荷、易于工程实现。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109950927B
公开(公告)日：2022-09-09
申请号：CN201910233144.4
申请日：2019-03-26
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种模块化多电平变流器的功率补偿策略，至少包括以下步骤：根据模块化多电平变流器的离散数学模型构建功率预测模块；构建参考功率外推模块；构建功率补偿模块；构建环流抑制模块；没有对环流进行独立的控制。本发明采用的环流控制是模块化多电平变流器稳定运行的先决条件，较大的环流会导致开关管误动作，加大半导体器件的损耗，同时影响子模块电容电压平衡。因此在模块化多电平变流器的数学模型中，环流与直流母线电流相耦合，能够解决导致独立控制环流较为困难的问题。
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公开(公告)号：CN112666832B
公开(公告)日：2022-08-30
申请号：CN202011555801.6
申请日：2020-12-23
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种水下滑翔机协同控制器结构及其设计方法，所述的结构包括通信网络和多个控制器单元，所述的通信网络经过非周期通信机制后分别与多个控制器单元相连。本发明通过构造基于自身路径参数、邻居路径参数的预设触发事件函数，设计了一种非周期的通信方式，当满足预设触发条件时才进行水下滑翔机之间的信息交互，能够显著减轻通信负担，降低能量消耗，满足长时间海洋观测的实际需求。本发明针对状态信息不完全、模型参数不确定、复杂海洋环境扰动下的水下滑翔机集群系统，实现了水下滑翔机在配备传感器数量少、精度低的情况下，能够有效降低控制器设计对多传感器的依赖，实现规划路径下的协同跟踪，满足海洋观测的实际需求。
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公开(公告)号：CN114815823A
公开(公告)日：2022-07-29
申请号：CN202210414582.2
申请日：2022-04-15
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了一种基于控制障碍函数的无人艇集群安全目标跟踪系统，其特征在于，包括：欠驱动无人艇通讯网络、目标跟踪制导律单元、基于二次规划的避碰控制器单元、静态障碍物约束单元、动态障碍物约束单元和邻居无人艇避碰约束单元；所述基于二次规划的避碰控制器用于根据前述期望速度和期望角速度、静态障碍物约束条件、动态障碍物约束条件、邻居无人艇避碰约束条件，计算得到基于二次规划的受控欠驱动无人艇用于安全目标跟踪的制导角速度信号和制导前向速度信号并控制该受控欠驱动无人艇执行动作；本发明考虑了欠驱动无人艇在目标跟踪过程中的安全问题，可以在完成目标跟踪任务的同时实现实时避碰，使无人艇的前向速度具有灵活性。
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公开(公告)号：CN112558477B
公开(公告)日：2022-04-01
申请号：CN202011409206.1
申请日：2020-12-03
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种基于加速度信息的无人船状态和扰动观测器，利用无人船所测加速度信息对无人船控制增益进行估计，通过所估计的控制增益信息设计扩张状态观测器并通过无人船位置信息得到无人船状态以及不确定性扰动的观测值。本发明仅需无人船控制力矩以及无人船位置与加速度状态量，即无人船的输入输出数据，利用堆栈存储所需数据，就可以实现对无人船控制增益精确估计，进而利用扩张状态观测器观测无人船的状态和不确定性，减少估计所需要的信息。本发明可以对无人船的惯性矩阵进行精确估计，进而为无人船高精度控制提供有力保障。本发明的实现了对无人船的状态、不确定性和控制增益进行同时在线估计。
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