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公开(公告)号：CN114564015B
公开(公告)日：2024-06-11
申请号：CN202210170540.9
申请日：2022-02-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
Abstract: 本发明提供一种拒止环境下的欠驱动无人艇分布式编队控制方法，包括：步骤1：建立欠驱动无人艇的编队模型；步骤2：设计纯方位角的欠驱动无人艇编队的控制器；步骤3：验证基于纯方位角的欠驱动无人艇编队控制策略的稳定性。本发明仅通过视觉和惯性传感器实现欠驱动无人艇的编队控制，避免使用通信网络和定位传感器，以实现拒止环境下的控制应用。
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公开(公告)号：CN114047744B
公开(公告)日：2023-06-13
申请号：CN202111050090.1
申请日：2021-09-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种基于采样通信的自适应反步滑模多无人艇编队控制方法，包括：建立无人船控制系统的运动学和动力学模型；基于运动学和动力学模型搭建基于采样通信的无人船编队协同控制器，并进行稳定分析；基于无人船编队协同控制器，设计自适应反步控制底层；基于自适应反步控制底层，设计跟踪控制子系统的运动学控制器；基于自适应反步控制底层，设计编队控制子系统的动力学控制器；根据Lyapunov稳定性定理，分析自适应反步控制底层的稳定性。该方法采用多个无人艇进行协作实现任务的分担，降低对单个机器人的性能要求，也可有效地克服单个无人艇运载能力不足问题，同时大大提高任务完成的可靠性，且具有更高的容错性、鲁棒性、适应性。
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公开(公告)号：CN113848887A
公开(公告)日：2021-12-28
申请号：CN202111050187.2
申请日：2021-09-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明是一种基于MLP方法的欠驱动无人艇轨迹跟踪控制方法。进行欠驱动水面无人艇的建模，得到USV运动学模型；采用径向基函数神经网络来近似未建模的动力学函数，进行模型动力学转换；进行欠驱动动力学的模型转换，将USV跟踪误差系统扩展为三阶，以实现交叉跟踪动力学的相对度；转换USV集成鲁棒有限时间控制器，进行有限时间USV轨迹跟踪；进行稳定性分析。数值仿真结果表明，该控制器不仅具有良好的跟踪精度，而且具有良好的抗干扰能力。
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公开(公告)号：CN113835338A
公开(公告)日：2021-12-24
申请号：CN202111049350.3
申请日：2021-09-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 基于积分滑模的欠驱动无人艇的有限时间跟踪控制方法及装置,属于无人艇轨迹跟踪控制技术领域。目前欠驱动无人艇传统的反步设计过于复杂，传统的PID控制难以有效控制船舶跟踪。跟踪控制方法包括建立基于无人艇模型转换得到的高阶欠驱动无人艇动力学模型；根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型，设计的有限时间积分滑模控制器；根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型、所述有限时间积分滑模控制器，设计有限时间跟踪控制器并设计自适应律消除外界干扰不确定性。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，避开了反步设计，有效降低了计算量；设计积分滑模控制器在外界干扰等情况下依然拥有良好的跟踪精度和快速响应能力。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN109828570B
公开(公告)日：2021-10-01
申请号：CN201910120131.6
申请日：2019-02-18
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明属于控制领域，具体涉及一种自适应边界层水面无人艇控制导引方法。包括神经网络离线训练，初始化算法控制参数，获取规划点及传感器信息，判断规划点是圆弧还是直线，根据当前水面无人艇至目标点距离(若为圆，则为已完成的跟踪角度)，通过安全阈值观测器判断是否达到目标点，如果到达目标点，则将上一个目标点删除，再跳至步骤5，否则输出期望航向和期望航速。本发明通过自适应边界层在LOS算法中引入航速的考虑，提高其跟踪响应速度，利用双曲正切修正器优化LOS算法的跟踪控制精度。同时本算法采取模块化设计，不论是自适应边界层中的水面无人艇制动长度神经网络，速度优化层还是基于向量场改进的圆弧导引策略，都能够运用在其他算法中。
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公开(公告)号：CN113835338B
公开(公告)日：2024-03-01
申请号：CN202111049350.3
申请日：2021-09-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05B11/42
Abstract: 基于积分滑模的欠驱动无人艇的有限时间跟踪控制方法及装置,属于无人艇轨迹跟踪控制技术领域。目前欠驱动无人艇传统的反步设计过于复杂，传统的PID控制难以有效控制船舶跟踪。跟踪控制方法包括建立基于无人艇模型转换得到的高阶欠驱动无人艇动力学模型；根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型，设计的有限时间积分滑模控制器；根据所述高阶欠驱动无人艇动力学模型、所述有限时间积分滑模控制器，设计有限时间跟踪控制器并设计自适应律消除外界干扰不确定性。与现有技术相比，本发明的有益效果在于，避开了反步设计，有效降低了计算量；设计积分滑模控制器在外界干扰等情况下依然拥有良好的跟踪精度和快速响应能力。
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公开(公告)号：CN114879657A
公开(公告)日：2022-08-09
申请号：CN202210324060.3
申请日：2022-03-29
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种基于随体坐标系的无模型全分布式无人艇协同时变队形控制方法，包括：(1)建立基于应力约束的通信拓扑；(2)建立期望队形并确定控制目标；(3)设计仿射编队的控制器；(4)验证无人艇编队系统的稳定性和鲁棒性；本发明结合了仿射变换相关概念可以迅速的进行缩放、剪切和旋转等队形变换。同时，系统内的艇体自需要依赖感知交互和本艇的惯性信息即可在拒止环境下实现编队控制，并且有效降低了控制器的复杂程度，具备更低的计算量。
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公开(公告)号：CN111665846B
公开(公告)日：2022-04-19
申请号：CN202010589821.9
申请日：2020-06-24
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 一种基于快速扫描法的水面无人艇路径规划方法，它涉及水面无人艇技术领域。本发明为解决现有水面无人艇路径规划时，传统势能法易产生局部极小值的问题。本发明包括获取全局地图信息，通过快速扫描法构建静态全局环境势场；获取当前无人艇状态和周围障碍物信息，并根据无人艇任务要求，通过快速扫描法构建以任务终点为源点的势场；通过快速扫描法构建动态障碍物模型；叠加步骤二和步骤三得到的势场，获得无人艇最终的规划势场；在步骤四中的势场内采用梯度下降法规划无人艇航行路径；若无人艇到达任务目标点，循环结束；否则转到步骤三。本发明用于水面无人艇路径规划。
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公开(公告)号：CN113821030A
公开(公告)日：2021-12-21
申请号：CN202111049347.1
申请日：2021-09-08
Applicant: 哈尔滨工程大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种欠驱动无人艇的固定时间轨迹跟踪控制方法。步骤1：基于外部干扰，建立欠驱动无人艇运动数学模型；步骤2：将步骤1的欠驱动无人艇运动数学模型转换为二阶系统；步骤3：基于步骤2的二阶系统建立有限时间控制器；步骤4：基于步骤3的有限时间控制器验证欠驱动无人艇闭环系统的鲁棒性和稳定性。本发明实现欠驱动无人艇的轨迹跟踪控制问题，并且考虑到了复杂的外部干扰、未知的动力学参数和欠驱的问题。
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