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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：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：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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公开(公告)号：CN109407671B
公开(公告)日：2021-06-29
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律。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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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109407680B
公开(公告)日：2021-06-08
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：CN108197350B
公开(公告)日：2020-04-24
申请号：CN201711310223.8
申请日：2017-12-11
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明涉及一种无人船速度和不确定性估计系统及设计方法。依本发明可以将回声状态网络应用于无人船的速度估计中，利用回声状态网络逼近模型不确定性和环境扰动，使系统不仅能够获得目标速度的观测值，而且可以逼近如模型参数的不确定、流体动力学的未建模、风浪和洋流引起的外部干扰产生的未知动态，有效解决了含有模型不确定性和未知环境扰动的状态观测问题。回声状态网络的引入克服了传统的神经网络基于梯度下降的学习算法带来的慢收敛、容易陷入局部极小、训练过程复杂等问题。本发明采用带有低频学习环节的神经网络逼近系统不确定性，有效滤除高增益学习率可能引起的高频震荡，实现对含有未知动态系统的稳定状态观测。
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公开(公告)号：CN110687781A
公开(公告)日：2020-01-14
申请号：CN201911058957.0
申请日：2019-11-01
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/02
Abstract: 本发明公开了一种二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计方法，利用二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构进行估计，所述的二阶非线性系统的精确不确定性和控制增益估计结构包括扩张状态观测器和控制增益估计模块。本发明建立扩张状态观测器以及控制增益估计模块，实现了对非线性系统的不确定性和控制增益进行同时在线估计，从而为非线性系统的控制器设计过程提供了便利。本发明建立控制增益估计模块，可实现在有限时间内对非线性系统的控制增益进行在线估计，有效地保证了参数估计的实时性、精确度。本发明只基于非线性系统的输入和输出信息进行未知项的在线估计，用于估计高阶非线性系统的不确定性和控制增益。
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公开(公告)号：CN109976349A
公开(公告)日：2019-07-05
申请号：CN201910295860.5
申请日：2019-04-12
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种含约束无人船路径跟踪制导与控制器结构的设计方法，包括以下步骤：扰动观测器的设计；LOS制导律模块的设计；航向控制模块的设计；速度控制模块的设计。本发明通过采用扰动观测器对由含约束无人船动力学建模不确定性与海洋环境带来外部扰动组成的集总不确定性进行估计，所需调节参数少，易于调参。通过发送集总不确定性的估计值给航向控制模块与速度控制模块，进而控制船舶运动，有效的降低了制导与控制结构的计算负荷，可以实现快速收敛，提高了制导与控制结构的抗干扰能力，控制性能良好。本发明通过在线滚动优化和反馈校正策略，含约束无人船的制导与控制结构可以充分利用允许的控制动作，提高性能。
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公开(公告)号：CN109917795A
公开(公告)日：2019-06-21
申请号：CN201910330379.5
申请日：2019-04-23
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集群协同制导结构及设计方法，所述的结构包括协同误差计算模块、路径参数更新模块、速度前馈模块、包含操纵控制器和速度转换模块。本发明在实际应用针对欠驱动无人船的控制方法有着更高的应用价值。本发明采用了根据跟踪误差同步更新的参数化路径，能够实现多条路径同步更新以及控制过程中的参考路径点的调整，避免了欠驱动无人船跟不上目标轨迹的问题。本发明考虑了欠驱动无人船自身横漂速度对协同控制的影响，可以使欠驱动无人船不会因为横漂速度而出现跟踪误差变大以及频繁偏离轨迹等问题。本发明属于分布式控制方法，在大规模欠驱动无人船的协同控制应用中比集中式控制更加有利。
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