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公开(公告)号：CN116300469A
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310343597.9
申请日：2023-03-31
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于新型障碍Lyapunov函数的非线性系统输出约束控制方法，本发明涉及轨迹跟踪控制领域，尤其涉及一种基于新型障碍Lyapunov函数的非线性系统的路径跟踪及输出约束控制方法，包含以下步骤：步骤(1)：建立二阶非线性系统的数学模型；步骤(2)：设计新型障碍Lyapunov函数；步骤(3)：获得非线性系统的跟踪误差动态模型；步骤(4)：设计一阶惯性滤波器；步骤(5)：设计基于新型障碍Lyapunov函数的非线性输出约束系统的Lyapunov函数以及虚拟控制输入；步骤(6)：设计非线性系统约束控制器；步骤(7)：仿真验证。本发明为解决实际工程应用中的物理限制、系统性能、安全指标等带来的约束问题，通过构建一种新型障碍Lyapunov函数处理系统输出约束，该函数可将有约束和无约束(约束无界)的情况统一在同一方法中，并且具有更好的暂态性能和稳态性能。
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公开(公告)号：CN115453914B
公开(公告)日：2023-05-16
申请号：CN202211277205.5
申请日：2022-10-19
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B17/02
Abstract: 本发明公开了一种考虑海浪干扰的无人艇回收分布式决策仿真系统，完成海洋作业中母船对无人艇的自动回收任务。首先，搭建无人艇回收任务所需的仿真环境；基于DuelingNetwork算法设计决策模块，并针对应用场景优化神经网络结构，使决策模块具有短时记忆功能；实现分布式通信机制，将决策模块置于服务器端，环境模块置于客户端；最后，启动服务器与客户端程序，控制无人艇抽象的智能体完成回收任务。该系统针对实际复杂海况，设计模拟物理交互的仿真环境；采用深度强化学习算法，使得AI控制器应对复杂场景时，具有更强的鲁棒性，且让模型具有迁移学习能力；分布式通信机制将训练与控制独立运行，便于实现离线训练，同时可以实现远程控制效果。
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公开(公告)号：CN115686008A
公开(公告)日：2023-02-03
申请号：CN202211330354.3
申请日：2022-10-27
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供的是一种基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统(Dynamic Positioning Assisted Mooring，简称DPAM)设计方法。包括锚泊系统(1)、指令滤波控制器(2)、推进器系统(3)、位置参考系统(4)、传感器系统(5)、DPAM船舶(6)、有限时间干扰观测器(7)、显控计算机(8)、导引系统(9)、张力传感器(10)等。本发明采用指令滤波反步法设计控制器，避免了对虚拟控制律复杂的求导运算过程，有效的提高了船舶动力定位系统的的定位精度。同时，借助非线性有限时间干扰观测器对时变海洋环境干扰做出有限时间估计，存在外界干扰的情况下系统能够获得到较好的控制效果。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115509237A
公开(公告)日：2022-12-23
申请号：CN202211329526.5
申请日：2022-10-27
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种基于三角函数型映射的无人船路径跟踪约束控制方法，本发明涉及路径跟踪技术领域，尤其涉及基于三角函数型映射的无人船路径跟踪约束控制方法，包含以下步骤：步骤(1)：建立无人船运动三自由度数学模型；步骤(2)：构建非线性映射函数；步骤(3)：对原有系统的状态进行非线性映射变换，得到无约束系统；步骤(4)：设计基于三角函数型映射的艏向直接约束控制器；步骤(5)：设计基于三角函数型映射的纵荡直接约束控制器；步骤(6)：仿真验证。本发明要解决无人船在行驶过程中环境受限导致的约束问题，通过构建一种三角函数型映射函数处理状态约束，将原来受约束限制的系统映射为无约束的新系统，基于新系统设计控制器。
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公开(公告)号：CN119596933A
公开(公告)日：2025-03-11
申请号：CN202411679393.3
申请日：2024-11-21
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明在于公开一种基于非奇异滑模面的无人艇编队预设时间控制方法，本发明涉及无人艇编队技术领域，尤其涉及基于非奇异滑模面的无人艇编队预设时间控制，发明包含以下步骤：步骤(1)：建立第i艘无人艇运动三自由度数学模型；步骤(2)：确定n艘无人艇的编队几何移动模型；步骤(3)：获得第i艘欠驱动无人艇艏向和位置的跟踪误差动态：步骤(4)：设计第i艘欠驱动无人艇的预设时间非奇异滑模面：步骤(5)：设计第i艘欠驱动无人艇预设时间艏向控制器；步骤(6)：设计第i艘欠驱动无人艇预设时间纵荡控制器；步骤(7)：仿真验证。本发明基于非奇异滑模控制理论，提出了一种基于非奇异滑模面的无人艇编队预设时间控制方法。该方法能够在复杂的海洋环境中实现无人艇编队的稳定性和鲁棒性，并确保系统在预设的时间内收敛至期望状态，能够有效解决终端滑模方法中存在的控制奇异性问题，并确保控制器在执行过程中对外界干扰具有较强的适应性。
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公开(公告)号：CN115686034A
公开(公告)日：2023-02-03
申请号：CN202211453151.3
申请日：2022-11-21
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明提供一种考虑速度传感器失效的无人潜航器轨迹跟踪控制方法，包括：建立航行数学模型，设定期望轨迹数学模型；设计基于位置信号的速度观测器，在此基础上设计纵向力矩和横向力矩干扰观测器；设计纵向速度和横向速度的虚拟控制律，导入指令滤波器对虚拟控制律的幅值及速度进行约束，并解决对虚拟控制律高阶求导产生计算复杂度增加问题；基于虚拟控制律及指令滤波器的输出设计轨迹跟踪滑模控制器，同时基于干扰观测器的估计值对纵向力矩和横向力矩的扰动进行补偿；本发明的技术方案解决了现有技术方案中未考虑无人潜航器在经过水下作业后速度传感器性能失效，控制器力矩输出超过无人潜航器推进器最大输出而导致控制器跟踪失效的问题。
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公开(公告)号：CN115686007A
公开(公告)日：2023-02-03
申请号：CN202211330323.8
申请日：2022-10-27
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了基于指数型非线性映射的气垫船进坞艏向控制方法，本发明以船舶进坞为背景涉及非线性状态约束领域，尤其涉及基于指数型非线性映射的气垫船进坞艏向控制器，包含以下步骤：步骤(1)：建立气垫船运动三自由度数学模型；步骤(2)：构建新型映射函数；步骤(3)：约束范围平移；步骤(4)：通过映射函数对非线性系统进行映射；步骤(5)：设计基于指数型非线性映射的气垫船进坞艏向控制器；步骤(6)：仿真验证。本发明解决了气垫船在进坞时与两侧壁刮碰的问题，通过指数型映射函数将原系统进行映射得到无约束的新系统，将映射后系统的艏向误差引入到控制器的设计中，来提高气垫船稳态性能，从而达到安全进坞的效果。
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公开(公告)号：CN115685758A
公开(公告)日：2023-02-03
申请号：CN202211330399.0
申请日：2022-10-27
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供的是一种基于有限时间指令滤波反步法的船舶动力定位控制系统及方法，包括显控计算机(1)，有限时间指令滤波反步控制器(2)，RBF神经网络误差补偿系统(3)，推进系统(4)，动力定位船舶(5)，传感器系统(6)。本发明的基于有限时间指令滤波反步法的船舶动力定位控制系统及方法首先考虑了船舶运动中的未建模动态和误差以及推进器的动态特性，将控制系统变为一个三阶系统；其次，采用自适应神经网络方法对系统中的未知干扰进行了估计；最后，在指令滤波反步控制器设计中引入了有限时间控制技术，使其具有有限时间的特性，并利用Lyapunov稳定性理论证明了系统跟踪误差和参数估计误差能在有限时间内收敛。
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