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公开(公告)号：CN117631540A
公开(公告)日：2024-03-01
申请号：CN202311674056.0
申请日：2023-12-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供一种带有信号量化和事件触发机制的无人船航向跟踪控制方法，包括：获取周围环境及周围其他船舶的海况信息，建立无人船的航向控制数学模型；采用均匀量化器对控制系统中的状态变量和控制输入信号进行量化处理，并利用线性解析模型描述输入量化过程；利用扰动观测器对船舶模型中存在的不确定项及控制系统中固有的时变外部扰动进行估计；在系统中引入事件触发驱动策略；基于事件触发驱动策略，设计系统控制律和自适应律；利用Lyapunov稳定性理论，证明设计的带有信号量化和事件触发机制的无人船航向跟踪控制系统的稳定性，且闭环控制系统中的所有信号都是一致，最终有界的。本发明解决了海上通讯带宽受限情况下无人船的航向跟踪控制问题。
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公开(公告)号：CN117608297A
公开(公告)日：2024-02-27
申请号：CN202311604340.0
申请日：2023-11-28
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明公开了一种基于云通信的多无人船自触发协同路径跟踪控制系统，包括云服务器、N艘无人船、N个自触发协同控制器和N个路径跟踪控制器；任意所述自触发协同控制器包括邻船路径变量计算模块、自身理想协同律模块、自身约定模块、邻船最新指数模块、约定指数的集合模块、最大允许路径协同律模块、路径协同律模块、信息整合模块、目标函数正贡献限制时刻模块、求解器1、静默过程正贡献限制时刻模块、求解器2、理想的下一次通信时刻模块、时刻判定模块、上传模块1、上传模块2、断开通信模块以及路径协同律设定模块。在本发明系统中，每艘船舶间歇性地与云服务器进行智能通信，每艘船舶不仅能自主决定下一个通信时刻，还能减少通信请求量。
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公开(公告)号：CN117539252A
公开(公告)日：2024-02-09
申请号：CN202311604339.8
申请日：2023-11-28
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明公开了一种考虑海事避碰规则的无人船协同路径跟踪制导系统，包括：若干基于通信网络进行数据交互的控制器模块，所述控制器模块用于在单个控制周期内对一艘无人船进行跟踪制导，任意控制器模块包括避碰决策模块、路径跟踪制导模块以及协同模块，其中所述避碰决策模块包括LOS制导单元、恒定角度避碰单元、有限状态机单元以及航向切换制导单元。本发明不仅能够应用于欠驱动多无人船，实现协同路径跟踪控制，而且可以遵守规则，实现多无人船在航行中的避碰决策与避碰操纵，保证多无人船航行安全。本发明采用模块化设计，显著降低控制器结构的复杂性、减少计算负荷、易于工程实现，从而极大地降低了多无人船航行中的碰撞风险。
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公开(公告)号：CN117434843A
公开(公告)日：2024-01-23
申请号：CN202311674057.5
申请日：2023-12-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供一种带有事件触发机制和状态/输入量化的欠驱动无人船轨迹跟踪控制方法，包括：获取周围环境及周围其他船舶的海况信息，建立无人船的轨迹控制数学模型；采用均匀量化器对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理；将无人船控制系统分为运动学子系统和动力学子系统，在运动学子系统中，设计制导律，实现对无人船理想轨迹的跟踪；在动力学子系统中，使用线性解析模型描述输入量化过程，利用模糊逻辑系统对船舶模型中存在的不确定项及外部干扰进行逼近；在动力学子系统中，引入事件触发驱动策略，设计系统控制律和自适应律；证明设计的欠驱动无人船轨迹跟踪控制系统的稳定性，且闭环控制系统中的所有信号都是一致，最终有界的。
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公开(公告)号：CN117369471A
公开(公告)日：2024-01-09
申请号：CN202311469792.2
申请日：2023-11-06
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/43 , G05D109/30
Abstract: 本发明公开一种具有预设性能的无人船数据驱动模糊航向控制方法，建立了考虑环境干扰的无人船航向控制模型；提出一种具有预设性能约束的策略，使得无人船的航向跟踪误差可以收敛到一个预设的小范围的界内并且所用性能函数可以任意调整收敛速率以满足实际需求。根据历史数据堆栈所建立的数据驱动模糊自适应律，能够在无人船航向控制系统受到复杂气流和极端天气带来的外部干扰的情况下，实现航向跟踪的任务，提高了控制策略的鲁棒性和抗干扰性能，并且是能够同时使用历史数据和实时数据进行自适应的自适应律，使得系统状态的估计效果更好，收敛速度更快，航向跟踪误差更小。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN117055566A
公开(公告)日：2023-11-14
申请号：CN202311152094.X
申请日：2023-09-07
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明提供一种带有输入/状态量化的无人船舶航迹跟踪控制方法，包括：采用均匀量化器对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化处理，利用扩张状态观测器估计量化后的状态反馈信息和系统中的不确定项；结合反步法和动态面控制技术，利用ESO的状态观测结果设计系统控制律。基于Lyapunov稳定性理论，证明扩张状态观测器的观测误差、闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性，证明基于扩张状态观测器设计的带有状态量化和输入量化的无人船舶航迹跟踪控制系统的稳定性。本发明针对海上通讯带宽受限情况下无人船的航迹跟踪控制问题，设计量化反馈控制器，实现了带有状态量化和输入量化的无人船舶航迹跟踪。
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公开(公告)号：CN116845911A
公开(公告)日：2023-10-03
申请号：CN202310304108.9
申请日：2023-03-24
Applicant: 大连海事大学
Abstract: 本发明提供一种基于自适应扩张状态观测器的静止无功发生器控制器，主要包括：第一自适应单元、第二自适应单元、第三自适应单元、第一扩张状态观测单元、第二扩张状态观测单元、第三扩张状态观测单元、第一控制器单元、第二控制器单元、第三控制器单元和SVPWM单元；第二控制器单元的输出经2r/2s坐标变换后与SVPWM单元相连；第一扩张状态观测单元与第一控制器单元相连；第二扩张状态观测单元与第二控制器单元相连；第三控制器单元的输出经2r/2s坐标变换后与SVPWM单元相连；第三扩张状态观测单元与第三控制器单元相连；SVPWM单元产生调制信号控制静止无功发生器主电路中开关管的状态。本发明能够实现未知模型参数、未知输入增益与外部扰动的同时实时估计。
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公开(公告)号：CN113110458B
公开(公告)日：2023-09-01
申请号：CN202110420856.4
申请日：2021-04-19
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了无人船虚拟目标跟踪控制系统及控制方法，其中系统包括，用于输出预置虚拟目标的位置pi*的参考点位置模块；用于获取预置虚拟目标的位置pi*和无人船的实时位置pi以计算参考点误差pie的参考点误差模块；用于获取参考点误差pie和无人船的实时航向ψi以计算航向误差ψie的双偶极向量场模块；用于获取航向误差ψie以计算角速度制导信号并将所述角速度制导信号输入至受控无人船模块的制导角速度模块；用于获取参考点误差pie以计算前向速度制导信号并将所述前向速度制导信号输入至受控无人船模块的制导前向速度模块。该系统具有结构简单，控制模块较少，同时由于无人船的暂态控制性能，使无人船能够沿着向量场场线移动，使得目标跟踪路线更加光滑，减小无人船运动中的风险。
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公开(公告)号：CN116541951A
公开(公告)日：2023-08-04
申请号：CN202310292223.9
申请日：2023-03-23
Applicant: 大连海事大学
IPC: G06F30/15 , G06F30/27 , G06F30/28 , G06N3/006 , G06F111/06 , G06F111/08 , G06F113/08 , G06F119/14
Abstract: 本发明公开了一种基于改进的鱼鹭算法的船舶推力分配方法，包括以下步骤：建立船舶的三自由度的数学模型与数学模型的干扰模型；根据三自由度的数学模型与数学模型的干扰模型，并结合螺旋桨的水动力特性分析获得船舶推进器的功率、转矩以及推力模型；根据推进器的能量消耗、推进器的磨损以及指令误差建立船舶推力目标分配函数；基于全局人工鱼群算法对推进器参数进行寻优，获取使船舶推力目标分配函数最小值的相对最优参数求解域；通过白鹭算法对相对最优参数求解域进行再次寻优，获取推进器参数的最终相对最优解。解决了现有的推力分配方法的选择在很大程度上影响船舶的控制精度，不能在保证控制精度的基础上有效地减小推进器的磨损以及能量消耗。
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公开(公告)号：CN112947448B
公开(公告)日：2023-08-01
申请号：CN202110182003.1
申请日：2021-02-09
Applicant: 大连海事大学
IPC: G05D1/02
Abstract: 本发明公开了一种无人船集群协同包围多目标模糊控制器结构及设计方法，其中，控制器结构可以实现在每艘无人船只接受部分目标个体信息的条件下，对整个目标群体几何中心的协同包围，拓展了无人船协同运动控制的应用领域。本发明的无人船集群采用环形通信拓扑结构，每艘无人船只与相邻两艘邻居船通信，消除了对集群全局信息的依赖，有利于克服海洋环境对通信带宽和通信距离的约束。本发明的设计方法通过运动学虚拟控制律设计消除了横漂速度对协同包围的影响，通过建立模糊预估器逼近并补偿了动力学未知非线性函数，并利用动态面控制技术有效克服了传统反步法计算爆炸的问题，有利于无人船协同多目标包围在实际海洋环境中的实现。
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