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公开(公告)号：CN116227153A
公开(公告)日：2023-06-06
申请号：CN202310020911.X
申请日：2023-01-06
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种数据驱动扩张状态观测器，包括：自抗扰控制器、一阶非线性系统、扩张状态观测器、数据堆栈模块、数据驱动学习律模块、一阶滤波器；其中，数据驱动扩张状态观测器的工作原理为：给自抗扰控制器输入一个分段连续的速度参考信号，自抗扰控制器产生的速度信号与外部扰动同时作用于无人船系统，无人船状态信息、输出响应与通过一阶滤波器后保存到数据堆栈模块中，扩张状态观测器利用数据驱动学习律模块更新后的堆栈中的数据得到系统状态估计和集总扰动估计。本发明的技术方案解决了含未知内部不确定性、外部扰动和未知输入增益下的一阶非线性系统的扰动估计问题，实现了系统总扰动和控制输入增益的同时估计。
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公开(公告)号：CN113342010B
公开(公告)日：2023-05-23
申请号：CN202110620072.6
申请日：2021-06-03
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，包括路径跟踪制导模块用于计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差；协同模块用于计算水下滑翔机的协同路径参数信息；低频学习与模糊控制模块用于计算纵向速度误差、俯仰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、俯仰方向运动的控制参数；自触发事件模块用于设计触发条件，判断是否满足触发条件，当满足触发条件时，水下滑翔机之间进行信息交互并计算下一触发时间；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。应用于多水下滑翔机并实现协同潜水控制，通信策略采用自触发通信，大大减少了因不间断通信带来的不必要的机载能量消耗。
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公开(公告)号：CN110703765B
公开(公告)日：2022-05-06
申请号：CN201911084367.5
申请日：2019-11-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 一种无人船的碰撞自规避方法及系统，根据无人船的航向角和视距角计算避碰时的给定角速度从而改变所述无人船航向以实现避碰。系统包括跟踪控制单元，所述跟踪控制单元用以跟踪已知目标；信号采集单元，所述信号采集单元用以采集无人船的航向角和视线角；以及避碰控制环节，所述避碰控制环节根据所述采集的航向角和视线角计算得到避碰时的给定角速度并控制无人船航向角。本发明提出的避碰方法无需测量障碍物的位置和速度信息，只需要知道视线角度就可以实现避碰，不仅克服了传统避碰方法中需要对避碰对象进行大量信息的采集的缺点，而且可以在实际应用中节省成本。
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公开(公告)号：CN113110467A
公开(公告)日：2021-07-13
申请号：CN202110437078.X
申请日：2021-04-22
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种切换通讯拓扑下无人船编队规划与制导方法及系统，系统包括路径导引包含运动生成器模块、分布式路径参数更新模块、双偶极向量场模块、基于向量场的制导律模块以及通讯网络；本发明采用路径导引包含运动生成器模块实现了多种包含操纵编队队形，提高了多个无人船之间协同的灵活性和对复杂的海洋环境下的适应性；采用通讯层和制导层独立分开设计，实现了通讯和制导的解耦，提高了设计和实现的灵活性；采用基于向量场的制导律来跟踪参考点，实现了欠驱动多无人船在初始暂态过程以及在编队切换的过程中的平滑过渡。
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公开(公告)号：CN112666832A
公开(公告)日：2021-04-16
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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN108710373B
公开(公告)日：2021-01-15
申请号：CN201810547032.1
申请日：2018-05-31
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02 , G05B19/418 , G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种网络化欠驱动无人艇分布式编队控制器及其设计方法，所述的控制器包括通讯网络和多个控制器单元，所述的多个控制器单元分别与通讯网络连接；所述的控制器单元包括分布式协同制导模块、神经动力学优化模块、指令调节器、速度控制模块、降维扰动观测器和欠驱动无人艇。本发明的分布式控制方式更为灵活，可以实现对大规模编队集群的有效控制，具有抗个体失效性强、通信开销小、扩展性好等优点，使得该编队控制器更有利于实际应用。本发明在满足了欠驱动无人艇的物理约束的同时，使得暂态控制过程中的控制输入最小化，提高了控制器的性能。本发明有效的降低了控制算法的计算负荷，从而提高了控制器的整体控制性能。
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公开(公告)号：CN109583144A
公开(公告)日：2019-04-05
申请号：CN201910016713.X
申请日：2019-01-08
Applicant: 大连海事大学
IPC: G06F17/50
Abstract: 本发明公开了一种无人海洋航行器动力学优化控制器结构及设计方法，所述的控制器结构包括扰动观测器、指令调节器和动力学控制器。本发明将降维扰动观测器、指令优化调节器和动力学控制器相结合，使得内外部扰动与不确定性信息得到准确估计并传送至动力学控制器。从而解决了无人航行器的内外部扰动和无人海洋航行器的动力学约束问题，本发明不依赖于精确的无人海洋航行器模型，更加易于工程实现。本发明同时考虑了输入约束与状态约束，并采用滚动时域预测，建立优化目标函数，运用神经动力学优化求解得到满足约束条件的制导信号，使得控制信号满足无人海洋航行器的实际物理约束，从而大大提高无人海洋航行器的性能。
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公开(公告)号：CN109407680A
公开(公告)日：2019-03-01
申请号：CN201811626628.7
申请日：2018-12-28
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种无人船编队重构的分布式目标协同分配方法，包括：S1、建立无人船编队重构中目标分配模型；S2、无人船ui根据代价函数计算方式得出代价向量ci；S3、无人船ui根据代价向量ci与出价规则自主决策选择目标点进行出价，得到各自的一组价格向量Poldi；S4、无人船ui将各自的价格向量信息Poldi广播给各自的邻居无人船；S5、完成分配。本发明所述的无人船编队重构的分布式目标协同分配方法，提出的一种无通信中心分布式协同目标分配方法，减小了对通信中心的依赖与通讯带宽，提高系统鲁棒性。同时考虑欠驱动无人船的特性，设计出一种基于Dubins曲线的代价函数，量化描述无人船到目标点的代价，解决基于直线的代价函数所忽略的运动学约束问题。
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公开(公告)号：CN109407671A
公开(公告)日：2019-03-01
申请号：CN201811512474.9
申请日：2018-12-11
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种欠驱动无人船目标包围控制器结构及设计方法，所述的结构由位置计算单元、速度观测器、模糊逼近器、距离控制器、航向控制器和动力学控制器组成；所述的位置计算单元接收无人船状态和目标相对位置信息；速度观测器接收无人船速度信息，距离控制器接收给定围绕距离；动力学控制器与受控欠驱动无人船和模糊逼近器相连；所述模糊逼近器接收无人船状态信息。本发明实现了无人船对时变速度目标的包围控制。该控制器能够利用无人船状态和目标相对位置信息有效估计相对动态信息，并基于反步法设计控制率。控制器只利用角速度信号就可以实现目标包围控制，因此既适用于全驱动无人船，也适用于欠驱动无人船。
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