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公开(公告)号：CN113220000A
公开(公告)日：2021-08-06
申请号：CN202110507951.8
申请日：2021-05-11
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明专利提供了一种面向水下探测作业的无人艇路径跟踪预设性能控制方法及系统。首先基于性能函数进行误差转换，为预设性能控制技术实施奠定基础。随后基于反演设计方法提出了一种新型预设性能虚拟速度律；同时，为避免后续动力学控制律出现奇异，设计了可视系统状态变化在零点邻域内外切换的预设性能制导律；进一步得到了可确保系统误差变量时刻处于预设约束的期望俯仰角速度；并基于模糊监督机制设计了时延影响下的鲁棒动力学控制器。最后将这一控制方法基于计算机语言编程嵌入艇载计算装置，形成计算机可读存储介质，用于计算前述预设性能路径跟踪控制律，得到控制指令，驱动执行机构模块动作，实现精准稳定路径跟踪，可确保无人艇水下探测过程中的作业精度和安全性。
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公开(公告)号：CN115617044B
公开(公告)日：2023-04-07
申请号：CN202211336276.8
申请日：2022-10-28
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了非奇异有限时间无人艇预设性能动力定位控制方法及系统，属于无人艇自动控制领域，方法包括：将无人艇实际测量位置与期望位置作差获取位置误差；将无人艇位置误差进行预设性能转换；构建非奇异有限时间虚拟速度律作为无人艇的参考速度；将参考速度与实际测量速度作差获取速度跟踪误差；计算模糊监督饱和补偿律和自适应模糊逼近项；构建非奇异有限时间动力学控制器输出控制指令；将力或力矩施加在无人艇上调节无人艇上的螺旋桨转速，实现无人艇的定位。本发明确保了无人艇在存在模型不确定性和输入饱和约束情况下的非奇异有限时间预设性能动力定位控制。
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公开(公告)号：CN115268260A
公开(公告)日：2022-11-01
申请号：CN202210638904.1
申请日：2022-06-07
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/02
Abstract: 本发明属于无人艇控制领域，涉及一种考虑瞬态性能的无人艇预设时间轨迹跟踪控制方法。该方法具有预设时间收敛性能的非线性扰动观测器，可实现对外界扰动的快速估计补偿，且系统收敛时间可由控制工程师根据实际工程需要进行设定；基于预设性能控制方法可保证瞬态性能安全约束的特点，采用反步设计框架进一步设计了同时具备预设时间与预设性能特性的无人艇虚拟速度律；最终基于扰动观测器估计值与虚拟速度差分建立起相应的无人艇动力学控制输入，以驱动无人艇达到预设时间与预设性能指标。所设计的控制策略可确保系统瞬态性能在预设安全范围之内，且系统稳态误差可在控制工程师设定的时间范围内收敛，实现了无人艇执行任务时的安全性与快速性。
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公开(公告)号：CN115617044A
公开(公告)日：2023-01-17
申请号：CN202211336276.8
申请日：2022-10-28
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供了非奇异有限时间无人艇预设性能动力定位控制方法及系统，属于无人艇自动控制领域，方法包括：将无人艇实际测量位置与期望位置作差获取位置误差；将无人艇位置误差进行预设性能转换；构建非奇异有限时间虚拟速度律作为无人艇的参考速度；将参考速度与实际测量速度作差获取速度跟踪误差；计算模糊监督饱和补偿律和自适应模糊逼近项；构建非奇异有限时间动力学控制器输出控制指令；将力或力矩施加在无人艇上调节无人艇上的螺旋桨转速，实现无人艇的定位。本发明确保了无人艇在存在模型不确定性和输入饱和约束情况下的非奇异有限时间预设性能动力定位控制。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113220000B
公开(公告)日：2022-12-02
申请号：CN202110507951.8
申请日：2021-05-11
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明专利提供了一种面向水下探测作业的无人艇路径跟踪预设性能控制方法及系统。首先基于性能函数进行误差转换，为预设性能控制技术实施奠定基础。随后基于反演设计方法提出了一种新型预设性能虚拟速度律；同时，为避免后续动力学控制律出现奇异，设计了可视系统状态变化在零点邻域内外切换的预设性能制导律；进一步得到了可确保系统误差变量时刻处于预设约束的期望俯仰角速度；并基于模糊监督机制设计了时延影响下的鲁棒动力学控制器。最后将这一控制方法基于计算机语言编程嵌入艇载计算装置，形成计算机可读存储介质，用于计算前述预设性能路径跟踪控制律，得到控制指令，驱动执行机构模块动作，实现精准稳定路径跟踪，可确保无人艇水下探测过程中的作业精度和安全性。
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公开(公告)号：CN112363393A
公开(公告)日：2021-02-12
申请号：CN202011158507.1
申请日：2020-10-27
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明专利提供了一种用于无人艇动力定位的无模型自适应预设性能控制方法。首先提出了一种新型预设性能函数，为预设性能误差转换奠定基础；随后基于所提出的预设性能函数将具有受限误差性能的动力定位系统转换为一个具有非受限误差性能的系统，基于这一转化系统所设计的控制器，不仅可以使得系统闭环信号一致最终有界，还可以保障系统的瞬态性能。最后，基于指令滤波反步法开展控制器设计，同时引入自适应方法，得到无模型自适应预设性能控制器。所设计的控制器摆脱了对无人艇水动力及附加质量项精确建模的需求，还可实现无人艇在外界时变扰动及输入饱和约束下的预设性能控制。
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公开(公告)号：CN112363393B
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202011158507.1
申请日：2020-10-27
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明专利提供了一种用于无人艇动力定位的无模型自适应预设性能控制方法。首先提出了一种新型预设性能函数，为预设性能误差转换奠定基础；随后基于所提出的预设性能函数将具有受限误差性能的动力定位系统转换为一个具有非受限误差性能的系统，基于这一转化系统所设计的控制器，不仅可以使得系统闭环信号一致最终有界，还可以保障系统的瞬态性能。最后，基于指令滤波反步法开展控制器设计，同时引入自适应方法，得到无模型自适应预设性能控制器。所设计的控制器摆脱了对无人艇水动力及附加质量项精确建模的需求，还可实现无人艇在外界时变扰动及输入饱和约束下的预设性能控制。
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公开(公告)号：CN115268260B
公开(公告)日：2023-07-25
申请号：CN202210638904.1
申请日：2022-06-07
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/02
Abstract: 本发明属于无人艇控制领域，涉及一种考虑瞬态性能的无人艇预设时间轨迹跟踪控制方法。该方法具有预设时间收敛性能的非线性扰动观测器，可实现对外界扰动的快速估计补偿，且系统收敛时间可由控制工程师根据实际工程需要进行设定；基于预设性能控制方法可保证瞬态性能安全约束的特点，采用反步设计框架进一步设计了同时具备预设时间与预设性能特性的无人艇虚拟速度律；最终基于扰动观测器估计值与虚拟速度差分建立起相应的无人艇动力学控制输入，以驱动无人艇达到预设时间与预设性能指标。所设计的控制策略可确保系统瞬态性能在预设安全范围之内，且系统稳态误差可在控制工程师设定的时间范围内收敛，实现了无人艇执行任务时的安全性与快速性。
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公开(公告)号：CN115167481A
公开(公告)日：2022-10-11
申请号：CN202211035618.2
申请日：2022-08-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明属于无人艇控制领域，涉及一种欠驱动无人艇预设性能路径跟踪控制方法及系统。该方法从工程实践的角度出发，首先在运动学层面设计了反正切型路径跟踪预设性能制导律；随后在动力学层面设计虚拟速度律，预设时间动力学控制律和鲁棒自适应律，使航向跟踪误差全过程处于预设性能界限内。同时，横向误差在满足预设性能条件后也会时刻处于预设界限内，从而达到对期望路径的精确跟踪。所设计的控制策略可确保系统误差的预设性能与预设时间收敛，保证了无人艇执行任务时的安全性。
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