一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统

    公开(公告)号:CN103970021B

    公开(公告)日:2016-12-07

    申请号:CN201410216174.1

    申请日:2014-05-21

    IPC分类号: G05B13/04 G05D1/02

    摘要: 本发明公开了一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统,包括:传感器模块、扩展卡尔曼滤波器、海图计算单元、环境干扰补偿器、控制器、船舶动力装置。传感器模块包括位置参考系统和罗经,将北东坐标信息x、y和航向信息ψ传给扩展卡尔曼滤波器;扩展卡尔曼滤波器估计出系统的状态估计信息,海图计算单元将产生状态期望信息,环境干扰补偿器得到环境干扰力传送给控制器,控制器包括优化器和非线性模型预测控制器,优化器产生最优初始控制值传送给非线性模型预测器,非线性模型预测器产生控制指令传送给船舶动力装置。本发明产生的控制信号是缓慢变化的,从能量角度来看是最优的,有效的减少能耗和推进装置的磨损。

    基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统

    公开(公告)号:CN105867165A

    公开(公告)日:2016-08-17

    申请号:CN201610201150.8

    申请日:2016-04-01

    IPC分类号: G05B17/02

    摘要: 基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,本发明涉及基于动力定位船舶波频模型参数估计系统。本发明的目的是,通过所提出的基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,获取动力定位船舶波频模型的参数。波频模型参数估计系统(2)包括:波频模型参数估计功能启动模块(4)、时间窗提取模块(5)、测量信息序列提取模块(6)、主导频率预估器(7)、高通滤波器(8)、扩展卡尔曼滤波器(9)、数据处理分析功能模块(10)、波频模型参数估计结束模块(11)、模型更新系统(12),完成波频模型的更新功能。本发明适用于动力定位船舶波频模型参数估计。

    基于滚动时域估计的动力定位船舶波频模型参数估计系统

    公开(公告)号:CN105867122A

    公开(公告)日:2016-08-17

    申请号:CN201610201135.3

    申请日:2016-04-01

    IPC分类号: G05B13/04 G05D1/02

    摘要: 基于滚动时域估计的动力定位船舶波频模型参数估计系统,涉及船舶动力定位领域,具体涉及动力定位船舶波频模型参数估计系统。为了解决现有的利用带通滤波进行海浪滤波过程中存在的精度有限的问题,本发明包括:波频模型参数估计功能启动模块、时间窗提取模块、测量信息序列提取模块、主导频率预估器、高通滤波器、滚动时域估计器和模型参数估计结束模块;主导频率预估器取出动力定位船舶位置和艏向的测量信息并进行快速傅里叶变换获取谱曲线并确定初始的波频模型参数;高通滤波器对测量信息进行滤波估计出波频运动分量;然后,滚动时域估计器估计出波频模型参数和波频运动估计。本发明适用于动力定位船舶波频模型参数估计。

    基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统

    公开(公告)号:CN105867165B

    公开(公告)日:2018-10-19

    申请号:CN201610201150.8

    申请日:2016-04-01

    IPC分类号: G05B17/02

    摘要: 基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,本发明涉及基于动力定位船舶波频模型参数估计系统。本发明的目的是,通过所提出的基于扩展卡尔曼滤波器的动力定位船舶波频模型参数估计系统,获取动力定位船舶波频模型的参数。波频模型参数估计系统(2)包括:波频模型参数估计功能启动模块(4)、时间窗提取模块(5)、测量信息序列提取模块(6)、主导频率预估器(7)、高通滤波器(8)、扩展卡尔曼滤波器(9)、数据处理分析功能模块(10)、波频模型参数估计结束模块(11)、模型更新系统(12),完成波频模型的更新功能。本发明适用于动力定位船舶波频模型参数估计。

    基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法

    公开(公告)号:CN103676654B

    公开(公告)日:2015-12-02

    申请号:CN201310692190.3

    申请日:2013-12-17

    IPC分类号: G05B13/04 G05D1/02

    摘要: 本发明提供的是一种基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法。包括动力定位船舶(2)、推进器(3)、传感器系统(4)、外力估计系统(6)、状态观测器(9)。所述传感器系统(4)包括风传感器(5)、罗经(11)和DGPS(12);所述外力估计系统(6)包括推力补偿器(7)、风力补偿器(10)以及慢变干扰补偿器(8)。本发明在非线性无源状态观测器的基础上加入合力补偿系统,通过对系统和环境力的建模分析,使用干扰观测器对慢变干扰逼近,并在观测系统中进行补偿,降低了状态观测器的复杂度,提高了速度观测的精度,减小了慢变干扰力对船舶状态观测的影响。

    一种基于水声通信延迟的主从式多UUV协同定位方法

    公开(公告)号:CN103336267A

    公开(公告)日:2013-10-02

    申请号:CN201310275454.5

    申请日:2013-07-02

    IPC分类号: G01S5/18

    摘要: 一种基于水声通信延迟的主从式多UUV协同定位方法,涉及一种协同定位方法。它解决了现有主从式多UUV协同定位系统的定位误差大的问题。其方法:主、从UUV进行时钟同步准备,主UUV通过水声测距测量主、从UUV之间的距离;主UUV通过水声设备向从UUV发送自身的定位信息、间距信息以及信息发送时刻的时间戳;从UUV接收到主UUV水声信息后计算本次水声通信的延迟时长,建立协同定位系统的状态方程;从UUV利用系统状态转移矩阵,建立协同定位系统量测方程;利用系统量测方程,完成协同定位系统量测更新;利用系统状态方程,完成协同定位系统状态更新;从UUV对状态估计误差进行补偿。本发明适用于主从式多UUV协同定位。

    一种考虑控制输入约束的船舶运动控制系统

    公开(公告)号:CN103760900A

    公开(公告)日:2014-04-30

    申请号:CN201410003233.7

    申请日:2014-01-03

    IPC分类号: G05D1/02

    摘要: 本发明提供的是一种考虑控制输入约束的船舶运动控制系统。包括导引系统、控制系统、传感器系统、微分同胚变换器、数据处理系统,还包括控制输入补偿系统;导引系统根据输入的期望值与船舶的初始位置,计算船舶在各个时刻的期望位姿及期望速度;传感器采集船舶实际位姿信息和速度信息;数据处理系统得到船舶的低频位姿信息和速度;微分同胚变换器得到新的状态变量;控制系统根据新的状态变量进行相应解算得到相应的控制指令信息;控制指令信息传递给输入约束补偿系统经补偿后,得到最终的控制指令发送给船舶的执行机构。本发明是一种模型存在未知非线性函数并考虑控制输入约束时基于自适应神经网络估计的利用滤波反步法设计的船舶运动控制系统。

    基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法

    公开(公告)号:CN103676654A

    公开(公告)日:2014-03-26

    申请号:CN201310692190.3

    申请日:2013-12-17

    IPC分类号: G05B13/04 G05D1/02

    摘要: 本发明提供的是一种基于干扰补偿的船舶动力定位速度估计系统及方法。包括动力定位船舶(2)、推进器(3)、传感器系统(4)、外力估计系统(6)、状态观测器(9)。所述传感器系统(4)包括风传感器(5)、罗经(11)和DGPS(12);所述外力估计系统(6)包括推力补偿器(7)、风力补偿器(10)以及慢变干扰补偿器(8)。本发明在非线性无源状态观测器的基础上加入合力补偿系统,通过对系统和环境力的建模分析,使用干扰观测器对慢变干扰逼近,并在观测系统中进行补偿,降低了状态观测器的复杂度,提高了速度观测的精度,减小了慢变干扰力对船舶状态观测的影响。

    一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统

    公开(公告)号:CN103970021A

    公开(公告)日:2014-08-06

    申请号:CN201410216174.1

    申请日:2014-05-21

    IPC分类号: G05B13/04 G05D1/02

    摘要: 本发明公开了一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统,包括:传感器模块、扩展卡尔曼滤波器、海图计算单元、环境干扰补偿器、控制器、船舶动力装置。传感器模块包括位置参考系统和罗经,将北东坐标信息x、y和航向信息ψ传给扩展卡尔曼滤波器;扩展卡尔曼滤波器估计出系统的状态估计信息,海图计算单元将产生状态期望信息,环境干扰补偿器得到环境干扰力传送给控制器,控制器包括优化器和非线性模型预测控制器,优化器产生最优初始控制值传送给非线性模型预测器,非线性模型预测器产生控制指令传送给船舶动力装置。本发明产生的控制信号是缓慢变化的,从能量角度来看是最优的,有效的减少能耗和推进装置的磨损。

    一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法

    公开(公告)号:CN103090864A

    公开(公告)日:2013-05-08

    申请号:CN201310045731.3

    申请日:2013-02-05

    IPC分类号: G01C21/12 G01C21/20

    摘要: 一种基于通信延时补偿的多水面无人艇协同定位方法,涉及一种导航定位技术。它实现了多水面无人艇的高精度协同定位。其方法:接收艇采集发送艇发送的相对定位信息以及自身的航推定位信息;利用相对定位信息中加载的时间戳计算信息延迟步长;并建立协同定位系统状态方程;利用状态量计算接收艇状态转移矩阵以及延时阶段基于不同时刻状态估计的均方误差矩阵;利用累积计算的接收艇状态转移矩阵,建立协同定位系统量测方程;利用累积计算的不同时刻状态估计均方误差矩阵,计算最小方差估计下的滤波增益矩阵;利用滤波增益矩阵,计算系统状态均方误差矩阵;对协同定位系统由于通信延时造成的定位误差进行估计补偿。本发明适用于多水面无人艇协同定位。