公开(公告)号：CN118584998A

公开(公告)日：2024-09-03

申请号：CN202410617328.1

申请日：2024-05-17

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  许洋 ,  章文俊 ,  韩冰 ,  尚骁勇 ,  尹世麟 ,  柳晨光 ,  张显库

IPC: G05D1/695 ,  G05D1/43 ,  G05D109/20 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种基于机艇协同的海上风电吊舱精细化巡检方案设计方法，通过机船协同系统的运动学方程获取无人机与无人船的实际位置信息，且根据待巡检的海上风电吊舱获取待巡检的海上风机吊舱的巡检航路点，通过主导航路点与从属航路点为无人船与无人机共同规划巡检路径，以避免了重复设置航路点造成的存储资源占用；基于虚拟无人船与虚拟无人机的运动模型，并根据巡检航路点获取机船协同系统的位置参考信号；根据所实际位置信息与位置参考信号获取巡检相对方位角，并根据巡检相对方位角设计控制器，以实现海上风电吊舱的巡检任务。本发明避免了高昂的优化运算成本与时间消耗问题，对复杂多变的海洋环境和不同的任务场景，能快速做出调整与决策，实时更新协同系统的位置及姿态信息，以有效实现路径规划与调整。

公开(公告)号：CN118331271A

公开(公告)日：2024-07-12

申请号：CN202410493178.8

申请日：2024-04-23

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  孙竹 ,  李纪强 ,  尹世麟 ,  章文俊 ,  吕红光 ,  尹勇 ,  张显库 ,  张卫东

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种面向狭窄水域航行任务的大型船舶高稳定控制方法，所述方法包括以下步骤：基于逻辑虚拟船的运动模型，根据设置的狭窄水域航路点获取参考路径构建路径跟踪回路控制律；基于路径跟踪回路控制律，根据船舶的三自由度非线性数学模型构建船舶虚拟控制律；基于鲁棒边界补偿技术与动态事件触发技术，根据船舶虚拟控制律构建船舶自适应控制律与船舶增益自适应更新律；根据船舶自适应控制律与船舶增益自适应更新律实现在狭窄水域航行任务的大型船舶的控制。本发明解决了现有的船舶路径跟踪控制方法，由于基于时间产生参考路径，随着航路点数量的增加和时间的累积，在航路点附近会产生一定的距离超调量而影响制导精度；利用径向基神经网络技术逼近船舶模型中的非线性项会引入较多的设计参数，使整个系统的设计复杂度较高；控制输入信号实时传输会出现大幅度的波动没使得控制输入信号带来了通讯负载问题，进而加速执行器磨损。

公开(公告)号：CN113703454B

公开(公告)日：2024-05-07

申请号：CN202110988352.2

申请日：2021-08-26

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张显库 ,  宋纯羽 ,  张国庆

IPC: G05D1/43

Abstract: 本发明提供一种基于四自由度的无人船动力参数实时辨识方法，涉及无人船运动控制与路径预判领域，通过对无人船动力参数的辨识，改善船舶的实时运动状态。本发明方法，包括构建无人船船舶模型；针对不同型号的船舶构建详细的部件；重新定义船舶操纵数学模型；基于重新定义的船舶操纵数学模型，设定输出标量，构建线性回归模型；设计非线性新息算法，对相关辨识参数进行更新。本发明针对参数辨识不精准导致路径控制不准确和不能实时辨识的问题，结合最小二乘理论和非线性新息的概念，利用非线性双曲正切函数进行误差修正，使得误差严格有界，并对相关辨识参数进行更新，解决了无人船在航行中操纵性能效率低以及路径控制不准确的问题。

公开(公告)号：CN113485121B

公开(公告)日：2024-04-16

申请号：CN202110888067.3

申请日：2021-08-03

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  姚明启 ,  韩军 ,  高申 ,  褚生甲 ,  尹勇 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种分布式多船协同动力定位控制方法，包括：S1、建立动力定位船舶的数学模型；S2、建立执行器故障模型；S3、计算分布式协同误差矢量以及姿态误差矢量和速度误差矢量；S4、计算引入零阶保持器后的分布式协同误差矢量；S5、计算事件触发误差；S6、计算分布式虚拟控制律；计算自适应律；S7、对所述执行器故障模型计算，控制船舶进行动力定位操作。本发明解决了传统单一船舶动力定位操作的局限性，能够在很大程度上提高作业效率，且能够执行一些更加复杂的工程任务。解决了传统动力定位控制算法中信道频繁占用的缺陷；解决了海船协同动力定位控制操作过程中执行器的未知故障问题。

公开(公告)号：CN117806377A

公开(公告)日：2024-04-02

申请号：CN202410003206.3

申请日：2024-01-02

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  许洋 ,  尹世林 ,  李纪强 ,  张卫东 ,  章文俊

IPC: G05D9/12

Abstract: 本发明公开了一种基于数据驱动的LNG船压载水舱液位预测控制方法，将已有的压载水系统简化为多容水箱液位系统，降低了模型复杂度；通过随机生成的压水分流因数，获取时间预测序列以构建时间序列辨识模型，来揭示液位高度与压水分流因数间的映射关系，并基于时间序列辨识模型构建多容水箱液位控制系统的最优控制律；通过迭代更新所述时间序列辨识模型，通过在线求解更新等效水箱液位控制律，有效确定了各压载水舱液位高度，降低了人工成本，避免了人为设定导致的舱内压载水量不准或工程模型计算复杂的问题；且时间序列辨识建模和液位控制律是同步在线进行的，具有建模精度高、控制鲁棒性能好等优点。

公开(公告)号：CN117806325A

公开(公告)日：2024-04-02

申请号：CN202311849382.0

申请日：2023-12-28

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  曹琼 ,  邢英硕 ,  黄晨峰 ,  章文俊 ,  尹勇 ,  吕红光

IPC: G05D1/43 ,  G05D109/30

Abstract: 本发明公开了一种海事护航作业下的船舶编队输入量化控制方法，包括实时规划虚拟船队的期望位置信号和期望艏向角，根据船舶操纵特性设定虚拟船队的转向半径，计算跟随者虚拟船的位置信息，通过径向基神经网络对欠驱动船舶运动数学模中的不确定项进行重构，获取船舶的位置信息，根据船舶的位置信息和跟随者虚拟船的位置信息计算船舶运动学误差，构建运动学虚拟控制律，对运动学虚拟控制律进行滤波处理，基于滤波处理后的运动学虚拟控制律设计自适应参数和系统控制输入，基于迟滞量化器对系统控制输入进行量化，船舶根据量化后的系统控制输入进行航行。本发明适用于大规模编队的海事编队护航作业，减少了通信信道的占用，节约控制系统的通信资源。

公开(公告)号：CN113419428B

公开(公告)日：2024-01-16

申请号：CN202110797422.6

申请日：2021-07-14

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  李纪强 ,  韩军 ,  褚生甲 ,  李博 ,  董相君 ,  任鸿翔 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种基于3D映射制导的USV(Unmanned aerialvehicle)‑UAV(Unmanned aerial vehicle)协同路径跟踪自适应控制器设计方法，包括以下步骤：S1、建立无人船‑无人机协同的系统模型；S2、构建无人船和无人机之间的有效关联；S3、设计无人船‑无人机位置控制器和自适应律；S4、设计无人船‑无人机姿态控制器和自适应律；S5、控制无人船‑无人机实现协同路径跟踪控制任务。本发明能将水面参考路径信息等量映射到空间参考平面上，在无人船‑无人机之间构建有效关联，本发明能同时为无人船‑无人机系统进行控制器设计，并且采用模糊逻辑系统和动态面技术处理无人船‑无人机协同系统中的结构不确定项和计算爆炸问题。本发明能够提升无人船‑无人机在协同路径跟踪方面的自动(56)对比文件Zewei Zheng 等.Path Following of aSurface Vessel With PrescribedPerformance in the Presence of InputSaturation and ExternalDisturbances.IEEE/ASME TRANSACTIONS ONMECHATRONICS.2017,第22卷(第7期),第2564-2575页.Omid Mofid 等.Adaptive TerminalSliding Mode Control for Attitude andPosition Tracking Control of QuadrotorUAVs in the Existence of ExternalDisturbance.IEEE.2020,第3428 - 3440页.张显库 等.无人船艇的发展及展望.航海技术.2015,第29-35页.Yong Ma 等.A Novel CooperativePlatform Design for Coupled USV-UAVSystems.IEEE Transactions on IndustrialInformatics.2019,第15卷(第9期),第4913-4922页.

公开(公告)号：CN116047909B

公开(公告)日：2023-09-05

申请号：CN202310067964.7

申请日：2023-01-13

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  李纪强 ,  蒋畅言 ,  王力 ,  常腾宇 ,  任鸿翔 ,  张卫东 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种面向海事平行搜寻的无人机‑船协同鲁棒自适应控制方法，包括：建立USV的非线性数学模型和UAV的非线性数学模型；获取USV‑UAV协同系统的控制输入矩阵；建立USV‑UAV协同系统的传感器故障模型；获取USV的参考轨迹，以获取UAV的实时参考航路轨迹；获取USV的参考位置信号和UAV的参考姿态信号；获取USV‑UAV协同系统的自适应控制器，以对USV‑UAV协同系统进行控制。本发明充分的考虑USV‑UAV协同系统的复杂性以及外界海洋环境干扰下引起的传感器信号丢失对协同控制系统造成的不稳定影响，解决了海洋环境下传感信号传输容易丢失的问题，提高了USV‑UAV协同系统制导的可靠性。

公开(公告)号：CN112947375B

公开(公告)日：2023-08-25

申请号：CN202110182000.8

申请日：2021-02-09

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  姚明启 ,  李博 ,  刘上 ,  韩军 ,  张显库 ,  李纪强 ,  张卫东

IPC: G05B23/02

Abstract: 本发明公开了一种考虑未知死区的复合自适应容错控制器设计方法，包括：建立船舶模型；根据船舶执行器的死区非线性特性建立死区模型，并结合船舶执行器的故障类型建立故障模型；基于鲁棒神经网络对船舶的速度变量进行估计；根据船舶实际速度与估计速度之间的误差来计算死区模型的死区参数以及执行器故障参数；根据死区参数构造死区逆模型对死区模型进行补偿；根据故障参数对故障模型进行补偿；计算死区模型和故障模型补偿后的控制律；根据控制律来调节船舶执行器的控制输入矢量，以控制船舶执行动力定位。本发明能够实现在具有未知死区的推进器出现未知故障的情况下继续保持动力定位任务的正常进行。

公开(公告)号：CN115016277A

公开(公告)日：2022-09-06

申请号：CN202210700626.8

申请日：2022-06-20

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  刘上 ,  尚骁勇 ,  李纪强 ,  尹勇 ,  王力 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种考虑船间事件触发通信的多船分布式容错控制方法，包括，构建欠驱动船舶数学模型、驱动器故障模型、虚拟船舶数学模型，设计船间事件触发通信机制，用于更新每艘无人船的所有邻居船的状态信息，根据无人船和虚拟船的状态信息设计局部同步误差，设计分布式虚拟控制器和第一自适应律镇定无人船的位置误差和艏向误差；利用径向基神经网络对欠驱动船舶数学模型的不确定项以及外界干扰进行压缩补偿；构建控制器和第二自适应律，根据控制器和第二自适应律构建驱动器，控制器实时发送控制命令到驱动器，驱动器驱动无人船自主航行。能够使船舶无需对邻居船的状态实时监测，且能够在无需全局拓扑信息的情况下实现船舶自主编队航行任务。