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公开(公告)号：CN113805486B
公开(公告)日：2024-06-28
申请号：CN202111194077.3
申请日：2021-10-13
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种USV精确路径跟踪控制方法，步骤1：建立SF坐标系位置跟踪误差系统，设计有限时间侧滑角观测器得到侧滑角估计值；步骤2.采用FLOS导引算法，利用侧滑角估计值给出期望艏向、期望速度和路径参数的更新率；步骤3：建立艏向动态误差离散控制模型和纵向速度跟踪误差离散控制模型；步骤4：通过构造离散滑模面和离散自适应快速幂次趋近律设计艏向离散控制器和纵向速度离散控制器，并采用离散干扰估计器对外界环境力进行补偿，完成对期望艏向和期望速度在扰动下跟踪。本发明路径跟踪误差渐进收敛到零，具有全局渐进稳定性，对连续快速趋近律进行离散化并将其改进，使得稳定性与采样周期解耦，稳定性不受采样周期限制。
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公开(公告)号：CN109782760B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN201910032598.5
申请日：2019-01-14
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02 , G01S13/937
Abstract: 本发明属于USV控制技术领域，具体涉及一种考虑无通信的多USV群体协同避碰规划方法。本选取雷达传感器参数构建雷达探测模型，计算无通信情况下的多USV运动参数及碰撞危险度；利用雷达模块探测进入雷达探测范围内的静态障碍物位置和动态USV位置、速度、艏向等信息构建无通信情况下遗传算法评价函数；本发明在无通信情况下利用雷达模块探测进入雷达探测范围内的静态障碍物位置和动态USV位置、速度、艏向等信息的作用辅助避碰规划，使多个USV从起点向终点的航行过程中躲避环境中所有静态障碍物、USV之间不发生碰撞、不出现大角度转向、大范围加减速，且航行路径符合经济性要求。本发明致力找到在无通信情况下充分利用雷达模块的探测作用来辅助避碰的方法。
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公开(公告)号：CN107450318B
公开(公告)日：2020-07-28
申请号：CN201710717234.1
申请日：2017-08-21
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明公开了一种基于二阶滑模控制的气垫船路径跟踪控制方法，属于路径跟踪控制技术领域，尤其涉及二阶滑模控制方法在气垫船路径跟踪上的应用。一种基于二阶滑模控制的气垫船路径跟踪控制方法，首先建立气垫船运动三自由度数学模型；然后通过二阶滑模点对点位置控制器计算纵倾力；其次通过二阶滑模艏向控制器计算艏向力矩；最后将纵倾力矩与艏向力矩用于气垫船路径跟踪控制。本发明将二阶滑模控制方法运用到气垫船路径跟踪控制中，主要解决了气垫船模型高度非线性和不确定性，以及易受外界环境干扰等问题。
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公开(公告)号：CN110618611A
公开(公告)日：2019-12-27
申请号：CN201911011364.9
申请日：2019-10-23
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供的是一种基于回转率约束的无人艇轨迹跟踪安全控制方法。首先，考虑外界环境中存在的未知干扰，设计无人艇轨迹跟踪控制器，通过引入干扰观测器对外界时变干扰进行估计，然后在控制器中加入干扰观测器对外界干扰的估计值来抵消外界环境干扰，防止外界干扰过大时导致无人艇转艏角速度过大，从而影响无人艇的安全航行；其次，通过引入指令滤波器来获得期望艏向的一阶近似导数，既避免了对期望艏向的复杂求导，又可以限制期望艏向的幅值，为下文障碍李雅普诺夫的设计做准备；最后，通过引入障碍李雅普诺夫函数限制转艏角速度误差，从而间接限制无人艇的转艏角速度在一定的安全范围之内，保证无人艇安全航行。
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公开(公告)号：CN106643723B
公开(公告)日：2019-11-26
申请号：CN201610971568.7
申请日：2016-11-07
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明提供的是一种无人艇安全航行船位推算方法。步骤一，获取无人艇数据；步骤二，利用最小二乘法多项式拟合原理对获取的原始数据进行滤波，消除野值；步骤三，进行强跟踪卡尔曼滤波；步骤四，从GPS信号丢失时刻的位置开始，根据该点的航行速度、航行方向和航行时间对下一时刻的位置信息进行推算。本发明能够实现对无人艇获取的数据信息进行基于最小二乘法的数据预处理；能够实现无人艇在GPS信号丢失的情况下，采用基于强跟踪卡尔曼滤波的船位推算方法对下一时刻位置信息进行推测。本发明的方法可以对危险进行规避，具有实用性。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109782760A
公开(公告)日：2019-05-21
申请号：CN201910032598.5
申请日：2019-01-14
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明属于USV控制技术领域，具体涉及一种考虑无通信的多USV群体协同避碰规划方法。本选取雷达传感器参数构建雷达探测模型，计算无通信情况下的多USV运动参数及碰撞危险度；利用雷达模块探测进入雷达探测范围内的静态障碍物位置和动态USV位置、速度、艏向等信息构建无通信情况下遗传算法评价函数；本发明在无通信情况下利用雷达模块探测进入雷达探测范围内的静态障碍物位置和动态USV位置、速度、艏向等信息的作用辅助避碰规划，使多个USV从起点向终点的航行过程中躲避环境中所有静态障碍物、USV之间不发生碰撞、不出现大角度转向、大范围加减速，且航行路径符合经济性要求。本发明致力找到在无通信情况下充分利用雷达模块的探测作用来辅助避碰的方法。
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公开(公告)号：CN105204339B
公开(公告)日：2018-04-17
申请号：CN201510616596.2
申请日：2015-09-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供的是一种气垫船姿态调节的主动时滞反馈控制装置。包括安装在气垫船四周的水枪、控制器和转换逻辑，气垫船传感器系统得到气垫船姿态信息输入控制器，控制器根据这些信息得到控制器的控制信号，所述控制信号进入转换逻辑、计算出各个水枪所需提供的动力，最后通过水枪对于气垫船的姿态进行调整。本发明实现了气垫船静态姿态的在线调节，改善了惯性时延的影响，具有良好的实时性和鲁棒性。
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公开(公告)号：CN105547637B
公开(公告)日：2017-12-19
申请号：CN201510937989.3
申请日：2015-12-10
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G01M10/00
Abstract: 本发明提供的是一种基于神经网络预报的气垫船运动参数滤波装置及方法。包括神经网络预报单元、新息分析单元、状态估计单元、状态预测单元和权值调整单元，神经网络预报单元实现观测变量的提前预报，新息分析单元产生估计值增益和预测值增益，状态估计单元产生当前状态估计值，状态预测单元产生下一时刻预测值，权值调整单元用来对神经网络的权值进行更新。本发明通过神经网络预报可实现气垫船运动参数的精确估计，不但能提高气垫船运动参数的估计精度，还可以有效的改善气垫船运动参数的延时。非常适用于高速航行背景下的气垫船运动参数的快速估计。
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公开(公告)号：CN107179693A
公开(公告)日：2017-09-19
申请号：CN201710502441.5
申请日：2017-06-27
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供的是一种基于Huber估计的鲁棒自适应滤波和状态估计方法。首先通过在线估计一步预测双重不确定性系统的协方差矩阵的上界来计算估计值，只对时间更新过程进行修改，同时采用线性矩阵不等式的方法进行自适应参数调整，得到应对不确定性模型的自适应无迹信息滤波器；然后应用矩阵求逆定理并采用Huber估计的方法对量测更新过程进行修改，得到最终的估计值。本发明的滤波和状态估计的精度高，稳定性好。所提出的鲁棒自适应滤波和状态估计方法解决了双重不确定无人艇的滤波和状态估计问题，即保留了信息滤波器结构的优点有提高了滤波和状态估计的精度和稳定性，计算简单应用方便。
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公开(公告)号：CN105197200B
公开(公告)日：2017-08-04
申请号：CN201510616168.X
申请日：2015-09-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: B63C1/12
Abstract: 本发明公开了一种基于航迹引导的气垫船进坞过程自动控制系统及控制方法。GPS采集坞载船的航迹和艏向角的数据，传送给航迹设定装置；航迹设定装置采用灰色预测对采集的数据进行预测，从而得到期望的航迹和艏向角，传送给进坞过程跟踪器；进坞过程跟踪器将接收的期望的航迹和艏向角与灰色预测后的实际航迹和艏向角进行比较，得到航迹偏差η和艏向角偏差ψ′，传送给粒子群控制器；粒子群控制器根据接收的信息，得到控制舵角指令，控制空气舵，当航迹偏差η在设定阈值内时，以恒定加速度减小推进器的转速。本发明能够提高气垫船进坞的效率和成功率，可以减少操作人员的负担而且可以减少进坞过程对气垫船的损坏。
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