公开(公告)号：CN110244556A

公开(公告)日：2019-09-17

申请号：CN201910360585.0

申请日：2019-04-30

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明提出了一种基于期望航向修正的欠驱动船舶航向控制方法，从为方便控制设计进行简化数学模型描述开始，利用漂角对期望航向进行重新定义，修正欠驱动船舶动力学模型。针对存在于艏摇方向的干扰，利用非线性干扰观测器对其进行估计处理，为保证跟踪性能基于反步法设计航向控制器，并与观测器结合构成完整控制系统，控制算法可改善欠驱动船舶航向运动的控制性能，有效减少航向误差。

公开(公告)号：CN110308726B

公开(公告)日：2022-05-13

申请号：CN201910625738.X

申请日：2019-07-11

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全 ,  高迪驹 ,  褚建新

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明提出了一种基于非线性反步法的欠驱动船舶航向控制方法，引入双曲正切函数和Nussbaum函数对控制输入饱和约束函数进行逼近，转化为反步法设计中所需的可导连续函数，并结合自适应律对逼近误差和外部扰动进行估计处理，另外为避免反步法中虚拟控制律的复杂求导过程，提出一种滤波器辅助系统的解决办法，所提出基于反步法的控制方法可以使非线性欠驱动船舶始终以很小的控制输入力矩保持航向航行，有效减少航向误差，改善控制性能。

公开(公告)号：CN109116857A

公开(公告)日：2019-01-01

申请号：CN201811183784.0

申请日：2018-10-11

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 刘志全 ,  陆潇杨 ,  顾伟 ,  高迪驹

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明提供一种欠驱动船舶路径跟踪非线性控制方法，所述方法至少包括：步骤1：获取所述目标路径在当前时刻的虚拟船位置信息(xd,yd)和方位角ψd信息；步骤2：计算所述实船与所述虚拟船的相对位置误差ze；步骤3：计算所述虚拟船的目标位置指令导数、所述实船航向指令信号ψr及其一阶导数和二阶导数；步骤4：计算主机推力指令信号τu和艏摇控制力矩指令信号τr，判断目标跟踪误差是否为0，如果“是”则结束跟踪，如果“否”则更新状态进入步骤2。应用本发明实施例，通过前置滤波方法获取非光滑曲线路径转弯处的近似平滑航向角指令信号及导数，有效减小目标路径转弯处的航向和艏摇控制力矩抖振。

公开(公告)号：CN110244556B

公开(公告)日：2022-04-08

申请号：CN201910360585.0

申请日：2019-04-30

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明提出了一种基于期望航向修正的欠驱动船舶航向控制方法，从为方便控制设计进行简化数学模型描述开始，利用漂角对期望航向进行重新定义，修正欠驱动船舶动力学模型。针对存在于艏摇方向的干扰，利用非线性干扰观测器对其进行估计处理，为保证跟踪性能基于反步法设计航向控制器，并与观测器结合构成完整控制系统，控制算法可改善欠驱动船舶航向运动的控制性能，有效减少航向误差。

公开(公告)号：CN110333658A

公开(公告)日：2019-10-15

申请号：CN201910625737.5

申请日：2019-07-11

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全 ,  高迪驹 ,  褚建新

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明提出了一种带输入约束和漂角补偿的欠驱动船舶航向控制方法，基于反步控制算法，引入双曲正切函数将不连续的输入饱和函数转化为连续函数，结合自适应律对艏摇方向上的外部扰动进行估计，所提出的航向控制算法可以使欠驱动船舶遵循设定航向航行的同时保持着较小的控制输入力矩，运动控制性能大大提高。

公开(公告)号：CN110134012A

公开(公告)日：2019-08-16

申请号：CN201910359982.6

申请日：2019-04-30

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全

IPC: G05B13/04 ,  G05D1/02

Abstract: 本发明提出了一种用于不确定系统的船舶路径跟踪控制方法，将外部干扰、模型不确定性和不确定系统参数问题同时解决。从描述船舶数学模型开始，考虑实际存在的不为零漂角对跟踪过程中航向角的影响，引入自适应律以解决不确定性和干扰问题，结合基于反步法设计的控制器保证跟踪性能。控制算法可有效实现对干扰和不确定性的抑制控制，使跟踪误差渐进为零，保证高精度的轨迹跟踪控制。

公开(公告)号：CN110333658B

公开(公告)日：2022-07-15

申请号：CN201910625737.5

申请日：2019-07-11

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全 ,  高迪驹 ,  褚建新

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明提出了一种带输入约束和漂角补偿的欠驱动船舶航向控制方法，基于反步控制算法，引入双曲正切函数将不连续的输入饱和函数转化为连续函数，结合自适应律对艏摇方向上的外部扰动进行估计，所提出的航向控制算法可以使欠驱动船舶遵循设定航向航行的同时保持着较小的控制输入力矩，运动控制性能大大提高。

公开(公告)号：CN109116856B

公开(公告)日：2021-04-20

申请号：CN201811141532.1

申请日：2018-09-28

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 刘志全 ,  陆潇杨 ,  顾伟 ,  高迪驹

IPC: G05D1/02 ,  G05B13/04

Abstract: 一种基于扰动观测器的欠驱动船舶路径跟踪控制方法，建立虚拟船运动学模型，规划目标参考路径，产生目标参考路径的位置时间序列信号，获取当前时刻跟踪目标的位置(xd,yd)和方位角ψd信息，计算实船与虚拟船的相对位置误差ze、实船LOS航向角指令信号ψr、及其一阶导数和二阶导数，设计非线性扰动观测器，估计扰动，根据鲁棒自适应控制策略设计控制规律，计算主机推进控制力拒指令信号τu和艏摇控制力矩指令信号τr，实现路径跟踪控制。本发明通过非线性扰动观测器方法获取恶劣海况下未知海洋扰动的动态估计信号，有效减小驱动推进和操舵执行机构的控制力矩，可以提高恶劣海况下欠驱动船舶路径跟踪控制的鲁棒性和经济性。

公开(公告)号：CN110308726A

公开(公告)日：2019-10-08

申请号：CN201910625738.X

申请日：2019-07-11

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 陆潇杨 ,  刘志全 ,  高迪驹 ,  褚建新

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明提出了一种基于非线性反步法的欠驱动船舶航向控制方法，引入双曲正切函数和Nussbaum函数对控制输入饱和约束函数进行逼近，转化为反步法设计中所需的可导连续函数，并结合自适应律对逼近误差和外部扰动进行估计处理，另外为避免反步法中虚拟控制律的复杂求导过程，提出一种滤波器辅助系统的解决办法，所提出基于反步法的控制方法可以使非线性欠驱动船舶始终以很小的控制输入力矩保持航向航行，有效减少航向误差，改善控制性能。

公开(公告)号：CN109782598A

公开(公告)日：2019-05-21

申请号：CN201910051704.4

申请日：2019-01-21

Applicant: 上海海事大学

Inventor： 刘志全 ,  陆潇杨 ,  高迪驹

IPC: G05B13/04

Abstract: 本发明公开了一种基于因式分解非线性广义最小方差的舵减摇控制方法，包括以下步骤：(1)建立舵减摇系统多项式模型；(2)设计比例微分航向控制器并得到航向控制闭环的多项式模型；(3)合并被控对象连续模型并分成线性和非线性两部分，将线性扰动模型、线性输入参考信号模型和合并线性被控对象模型组合为左互质的离散多项式矩阵模型；(4)求输入信号和扰动信号的合并功率谱，并设计最优化目标函数；(5)获取橫摇误差信号；(6)根据因式分解非线性广义最小方差方法设计橫摇减摇控制规律，计算橫摇减摇舵角控制指令信号；(7)判断控制效果是否满意，如果“是”则结束控制，如果“否”则更新状态返回步骤(5)重新计算舵减摇控制指令信号。