公开(公告)号：CN111045332A

公开(公告)日：2020-04-21

申请号：CN201911372150.4

申请日：2019-12-27

Applicant: 哈尔滨工程大学

Inventor： 王元慧 ,  陈伟 ,  张晓云 ,  赵博 ,  谢可超 ,  徐明 ,  佘文超 ,  张玉宝

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明涉及一种无人艇路径跟踪导引策略和扰动补偿方法，属于无人艇路径跟踪控制技术领域；包括从运动学角度出发，提出基于流干扰观测器补偿和障碍李雅普诺夫函数的改进型ILOS导引算法；将无人艇的位置误差转化为Serret-Frenet坐标系下的位置误差，然后分别设计纵向导引律、艏向导引律和虚拟目标运动导引律，来镇定无人艇的位置误差并计算出期望艏向角；针对风浪等不确定环境带来的控制干扰，设计二阶扰动观测器估计已知上界下的环境扰动；结合反步法、滑模变结构自适应策略实现无人艇的纵向速度和艏向跟踪；通过李雅普诺夫稳定性定理得到闭环系统最终一致有界，理论上证明了无人艇能够跟踪期望路径，并通过仿真实验验证了算法的有效性。本发明应用前景广阔。

公开(公告)号：CN114879671A

公开(公告)日：2022-08-09

申请号：CN202210477463.1

申请日：2022-05-04

Applicant: 哈尔滨工程大学

Inventor： 王元慧 ,  郝洋 ,  张晓云 ,  徐明 ,  刘冲 ,  谢可超 ,  程基涛 ,  鄂继洋 ,  关一田 ,  秦紫琦

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明属于水面无人艇轨迹跟踪控制技术领域，具体涉及一种基于强化学习MPC的无人艇轨迹跟踪控制方法。本发明在无人艇的MPC轨迹跟踪控制器设计过程中，选用无人艇的运动学模型和操纵响应模型作为预测模型，根据无人艇轨迹跟踪任务需求构造控制性能指标函数，在MPC滚动优化过程中利用强化学习的DDPG算法构建性能指标函数的求解器，通过最小化性能指标函数求解出轨迹跟踪的最优控制序列，最终将每时刻控制序列的第一个控制量作用于无人艇系统上。本发明提高了轨迹跟踪控制的鲁棒性和抗干扰，同时具备自学习能力，适应于复杂的海况环境，相较于传统的MPC控制算法其自主性和实时性更强，跟踪误差更小。

公开(公告)号：CN114879671B

公开(公告)日：2024-10-15

申请号：CN202210477463.1

申请日：2022-05-04

Applicant: 哈尔滨工程大学

Inventor： 王元慧 ,  郝洋 ,  张晓云 ,  徐明 ,  刘冲 ,  谢可超 ,  程基涛 ,  鄂继洋 ,  关一田 ,  秦紫琦

IPC: G05D1/43 ,  G05B13/04

Abstract: 本发明属于水面无人艇轨迹跟踪控制技术领域，具体涉及一种基于强化学习MPC的无人艇轨迹跟踪控制方法。本发明在无人艇的MPC轨迹跟踪控制器设计过程中，选用无人艇的运动学模型和操纵响应模型作为预测模型，根据无人艇轨迹跟踪任务需求构造控制性能指标函数，在MPC滚动优化过程中利用强化学习的DDPG算法构建性能指标函数的求解器，通过最小化性能指标函数求解出轨迹跟踪的最优控制序列，最终将每时刻控制序列的第一个控制量作用于无人艇系统上。本发明提高了轨迹跟踪控制的鲁棒性和抗干扰，同时具备自学习能力，适应于复杂的海况环境，相较于传统的MPC控制算法其自主性和实时性更强，跟踪误差更小。

公开(公告)号：CN111026126A

公开(公告)日：2020-04-17

申请号：CN201911372167.X

申请日：2019-12-27

Applicant: 哈尔滨工程大学

Inventor： 王元慧 ,  陈伟 ,  张晓云 ,  徐玉杰 ,  谢可超 ,  王晓乐 ,  徐明 ,  刘扬

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明属于无人艇全局路径规划领域，具体涉及一种基于改进蚁群算法的无人艇全局路径多目标规划方法，包括以下步骤：利用Maklink图论建立海上环境地图模型；改进路径启发信息策略，得到路径平均值；设计蚂蚁信息素挥发自适应调整策略；设计局部信息素更新和全局信息素更新结合策略；通过无人艇的艏向角偏差因子改进蚁群搜索下一节点状态转移概率；综合全局路径长度最短、改进蚁群算法优化迭代次数最少和路径平滑系数最低等要求，设计评价函数。本发明综合考虑无人艇海上航行的全局路径距离、改进蚁群算法优化全局路径的迭代次数和所规划全局路径的平滑系数等多目标，最终规划出最优的无人艇海上航行最优全局路径，并且有较高的安全性。