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公开(公告)号：CN117873078B
公开(公告)日：2024-09-10
申请号：CN202311838227.9
申请日：2023-12-28
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 一种基于人工势函数的无人水面船编队容错控制方法，涉及智能船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决无人水面船编队系统产生故障时会影响编队稳定性的问题。本发明构建参与USVi的运动学和动力学模型，进而构建出USVi的状态方程；利用USVi的状态方程构建分布式故障状态观测器，并利用该观测器观测USVi的状态估计值和执行器故障估计值；基于状态估计值和执行器故障估计构建全局估计误差模型；构建无人水面船编队的合势能函数，并利用该合势能函数构建全局跟踪误差；利用全局跟踪误差构建积分滑模面，并基于积分滑模面和全局估计误差模型构建USVi的主动容错控制器；利用USVi的主动容错控制器计算获得USVi的控制输入量对无人水面船编队进行容错控制。
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公开(公告)号：CN115309058A
公开(公告)日：2022-11-08
申请号：CN202211138901.8
申请日：2022-09-19
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 一种动力定位船的有限时间复合学习控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决现有动力定位船运动时系统参数不确定以及船舶进行特殊作业时运动输出轨迹受限的问题。本发明采用复合学习控制方法在有限激励条件下能在线辨识系统未知参数，保证各参数向量分量的收敛速度不受激励水平的影响且可灵活调整。采用非对称积分障碍李雅普诺夫函数直接将期望行为指标强加于输出轨迹上，避免了系统保守性增加和计算量增大等问题。本发明基于有限时间理论设计复合学习控制器，进一步提高了控制效果。
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公开(公告)号：CN117193303B
公开(公告)日：2024-09-17
申请号：CN202311201262.X
申请日：2023-09-18
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 基于固定时间扩张状态观测器的多无人艇编队控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决在复杂的海洋环境中快速形成编队并保持预设队形运动控制时，采用滑模控制方式会出现抖振的问题。本发明所述的基于固定时间扩张状态观测器的多无人艇编队控制方法，利用基于障碍函数的积分滑模控制器实现了进一步降低传统积分滑模抖振的问题，针对无人艇编队提出了一种基于改进fal函数的固定时间扩张状态观测器，以较短的时间估计了编队内无人艇所受到的未知扰动。
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公开(公告)号：CN117873078A
公开(公告)日：2024-04-12
申请号：CN202311838227.9
申请日：2023-12-28
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 一种基于人工势函数的无人水面船编队容错控制方法，涉及智能船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决无人水面船编队系统产生故障时会影响编队稳定性的问题。本发明构建参与USVi的运动学和动力学模型，进而构建出USVi的状态方程；利用USVi的状态方程构建分布式故障状态观测器，并利用该观测器观测USVi的状态估计值和执行器故障估计值；基于状态估计值和执行器故障估计构建全局估计误差模型；构建无人水面船编队的合势能函数，并利用该合势能函数构建全局跟踪误差；利用全局跟踪误差构建积分滑模面，并基于积分滑模面和全局估计误差模型构建USVi的主动容错控制器；利用USVi的主动容错控制器计算获得USVi的控制输入量对无人水面船编队进行容错控制。
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公开(公告)号：CN117369473A
公开(公告)日：2024-01-09
申请号：CN202311476534.7
申请日：2023-11-07
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 一种基于FPC的动力定位船轨迹跟踪控制方法，涉及船舶控制技术领域。本发明是为了解决推进器输入饱和会导致船舶推进系统的实际输出无法跟踪控制系统指令的问题。本发明在预设性能函数的基础上，通过引入自调节信号，生成柔性性能函数，在发生推进器饱和时，通过在允许范围内主动放松系统性能边界来保证船舶作业的安全稳定性。其中自调节信号由辅助系统定量产生，与实际控制输入和期望控制输入之间的误差相关联。因此，本发明能够在推进器发生饱和时，通过降低用户指定的跟踪性能，保证控制系统的稳定性，并在系统度过推进器饱和阶段后恢复系统原有的性能边界，确保船舶轨迹跟踪系统满足预设的性能指标，避免了因推进器饱和导致系统失控的可能。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN115903807B
公开(公告)日：2023-07-07
申请号：CN202211434409.5
申请日：2022-11-16
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 一种基于动态事件触发的动力定位船轨迹跟踪控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决现有技术中采用PPC方法对DPV进行控制时，由于执行器的频繁更新会导致能量浪费和执行器磨损的问题。本发明根据解耦原则做解耦处理，设计滑模面为后面的控制器设计提供基础。还设计了积分型干扰观测器，二阶预设性能函数不仅同样能够满足系统的暂稳态性能，能够提供更好的初期性能的包容程度，减少执行机构的压力。考虑执行过程中的全部状态，将全状态的变化作为动态事件触发策略的因素并且在触发条件中引入了性能安全评价因子，设计全状态事件触发控制器，提高了触发的准确性，减少了触发频率，保证了轨迹跟踪任务的准确性。
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公开(公告)号：CN115903807A
公开(公告)日：2023-04-04
申请号：CN202211434409.5
申请日：2022-11-16
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 一种基于动态事件触发的动力定位船轨迹跟踪控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决现有技术中采用PPC方法对DPV进行控制时，由于执行器的频繁更新会导致能量浪费和执行器磨损的问题。本发明根据解耦原则做解耦处理，设计滑模面为后面的控制器设计提供基础。还设计了积分型干扰观测器，二阶预设性能函数不仅同样能够满足系统的暂稳态性能，能够提供更好的初期性能的包容程度，减少执行机构的压力。考虑执行过程中的全部状态，将全状态的变化作为动态事件触发策略的因素并且在触发条件中引入了性能安全评价因子，设计全状态事件触发控制器，提高了触发的准确性，减少了触发频率，保证了轨迹跟踪任务的准确性。
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公开(公告)号：CN117170383B
公开(公告)日：2024-12-03
申请号：CN202311312877.X
申请日：2023-10-11
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 基于推力分配优化矩阵的船舶轨迹跟踪控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了解决现有动力定位船瞬态超调量会降低船舶的作业效率并影响船舶作业安全，以及推进器过早输入饱和降低系统性能的问题。本发明通过调节参数使推进器能够充分利用可用驱动功率来完成不同类型的作业要求，具有更好的鲁棒性和更大的适用范围且能够有效提高动力定位船作业的安全性和可靠性。并且通过构造TAOM，在仅依赖于推进器配置矩阵的情况下对控制器的指令信号进行优化分配，尽可能降低推进器输入饱和现象的发生概率，进一步保证船舶作业全过程瞬态性能和稳态性能约束得以满足。
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公开(公告)号：CN117369473B
公开(公告)日：2024-09-10
申请号：CN202311476534.7
申请日：2023-11-07
Applicant: 哈尔滨理工大学
Abstract: 一种基于FPC的动力定位船轨迹跟踪控制方法，涉及船舶控制技术领域。本发明是为了解决推进器输入饱和会导致船舶推进系统的实际输出无法跟踪控制系统指令的问题。本发明在预设性能函数的基础上，通过引入自调节信号，生成柔性性能函数，在发生推进器饱和时，通过在允许范围内主动放松系统性能边界来保证船舶作业的安全稳定性。其中自调节信号由辅助系统定量产生，与实际控制输入和期望控制输入之间的误差相关联。因此，本发明能够在推进器发生饱和时，通过降低用户指定的跟踪性能，保证控制系统的稳定性，并在系统度过推进器饱和阶段后恢复系统原有的性能边界，确保船舶轨迹跟踪系统满足预设的性能指标，避免了因推进器饱和导致系统失控的可能。
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公开(公告)号：CN116719229A
公开(公告)日：2023-09-08
申请号：CN202310225606.4
申请日：2023-03-09
Applicant: 哈尔滨理工大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 基于势函数的动力定位船避碰容错控制方法，涉及船舶控制技术领域。本发明是为了解决现有船舶避碰算法存在不能被控制器有效执行的风险，还存在推进器故障影响避碰控制的问题。本发明所述的基于势函数的动力定位船避碰容错控制方法，首先建立船舶的运动学模型和动力学模型；其次定义安全区域的约束条件，基于此约束条件构造避碰势函数，基于避碰势函数的梯度和船舶速度构造滑模变量，并依据李雅普诺夫函数和鲁棒自适应方法设计自适应律并构建时变增益，然后基于时变增益和滑模变量建立鲁棒自适应避碰容错控制器，最后将控制器的输出结果作为船舶推进器的命令输入向量实现船舶的避碰容错控制。
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