一种基于分布式视线制导的欠驱动智能船自适应编队控制方法

    公开(公告)号:CN119311001A

    公开(公告)日:2025-01-14

    申请号:CN202411423878.6

    申请日:2024-10-12

    Abstract: 本发明提供了一种基于分布式视线制导的欠驱动智能船自适应编队控制方法,包括如下步骤:S1、获取邻居欠驱动智能船的参考状态信息,基于邻居欠驱动智能船的参考状态信息利用拓展二阶一致性算法生成参考路径和协同速度;S2、基于参考路径和协同速度,采用分布式视线制导方法,得到参考航向和参考速度;S3、将参考航向输入至转艏力矩控制器中,得到转艏力矩控制输入;S4、将参考速度输入至推进力控制器中,得到推进力控制输入;S5、将转艏力矩控制输入和推进力控制输入输入至欠驱动智能船的数学模型,对欠驱动智能船的数学模型进行控制。运用本发明可以实现多智能船舶自主编队控制,在海上搜救、海上资源勘探、海上巡逻和海上环境监测等方面具有广阔的应用前景。

    一种具有避碰功能的欠驱动船舶靠泊控制方法

    公开(公告)号:CN119002485A

    公开(公告)日:2024-11-22

    申请号:CN202411085739.7

    申请日:2024-08-08

    Abstract: 本发明提供了一种具有避碰功能的欠驱动船舶靠泊控制方法,包括如下步骤:S1、使用速度视线制导法,为靠泊控制提供期望的速度分配和虚拟的期望艏摇角速度;S2、利用控制障碍函数将船舶与港区内的静态障碍物、动态障碍物和海岸线的避碰问题转化为船舶速度和艏摇角速度的约束;S3、构建二次规划问题求解在满足约束条件下的期望速度和期望艏摇角速度;S4、利用非线性控制方法设计靠泊控制器,控制速度和艏摇角速度收敛到制导模块提供的期望速度和艏摇角速度,确保船舶在到达泊位时速度收敛到零。本发明不仅能保证船舶在以指定航向到达目标泊位时速度收敛到零,还能避免船舶与静态障碍物、动态障碍物和海岸线发生碰撞,提高了船舶自动靠泊的安全性。

    一种基于事件触发的具有避障功能的欠驱船轨迹跟踪控制方法、系统及存储介质

    公开(公告)号:CN114859884A

    公开(公告)日:2022-08-05

    申请号:CN202210302099.5

    申请日:2022-03-24

    Abstract: 本发明提供一种基于事件触发的具有避障功能的欠驱船轨迹跟踪控制方法、系统及存储介质,本发明方法,首先,利用非线性模型预测控制处理多变量控制问题的优势,将欠驱船的轨迹跟踪问题转化为优化问题;其次,利用非线性模型预测控制处理输入输出约束的优势,将多障碍物避障机制设计为系统输出约束处理,同时将船舶执行器的限制设计为系统输入约束处理;最后,设计事件触发机制,并将设计的事件触发机制引入到非线性模型预测控制的设计中,从而减轻计算负担。运用本发明提供的技术,在实际的海上航行过程中,既能实现欠驱船的轨迹跟踪,又能完成与多障碍物之间的自动避障,同时又能减轻计算负担。

    一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统

    公开(公告)号:CN111186549A

    公开(公告)日:2020-05-22

    申请号:CN202010043125.8

    申请日:2020-01-15

    Abstract: 本发明提供一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统,其特征在于,包括:通过船载设备获取船舶的当前状态信息,计算最近会遇距离DCPA和到达最近会遇点时间TCPA的动态信息,结合本船和他船的航向及速度信息建立碰撞风险模型用于评估碰撞风险度的碰撞风险评估模块,用于船舶避碰操作的航向变化量且基于国际海上避碰规则COLREGS的避碰算法模块以及船舶自动驾驶航向控制模块。本发明所提供的航向自动舵设计可以在航向控制的基础上,实现两船间的自动避碰,减轻了船舶驾驶员的操舵负担。本发明将最近会遇距离(DCPA)和达到最近会遇点时间(TCPA)与船舶的速度、航向等信息相结合,动态评估船舶的碰撞风险,提高了船舶对碰撞风险的评估准确度。

    一种基于改进横移线搜寻的多船海上协同搜寻控制方法

    公开(公告)号:CN117970927A

    公开(公告)日:2024-05-03

    申请号:CN202410027427.4

    申请日:2024-01-08

    Abstract: 本发明提供了一种基于改进横移线搜寻的多船海上协同搜寻控制方法,涉及海上搜救技术领域,包括如下步骤:使用贝塞尔曲线在拐点处生成离散形式的参考点;使用三次样条插值方法对得到的参考点进行连接,生成光滑的参考路径;建立三自由度的船舶运动数学模型;利用视线制导方法得到期望航向角;利用滑模控制方法设计船舶艏摇方向上的转动力矩使船舶的航向趋近于期望航向角;设定船舶参考纵向速度,通过设计纵向上的主推进力使得船舶的纵向速度逼近船舶参考纵向速度。本发明不仅规避了传统的横移线搜寻方法中的拐点,使得参考搜寻路径更加光滑,还使用多船进行协同搜寻,节省搜寻时间,具有更高的效率。

    一种具有时效性与稳定性的补给船同步控制算法

    公开(公告)号:CN111665719B

    公开(公告)日:2022-11-22

    申请号:CN202010530817.5

    申请日:2020-06-11

    Abstract: 本发明提供一种具有时效性与稳定性的补给船同步控制算法,包括终端代价函数模块,补给船模型预测控制模块,神经动态优化模块。所述终端代价函数模块利用终端代价函数,保证了补给船控制系统的闭环稳定性;所述模型预测控制模块将补给船的同步控制问题转化为一个跟随领航者的跟踪控制问题,并基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法设计补给船控制算法,提高补给船在执行补给任务时的抗干扰能力,保证进行补给任务时两船速度能够同步,提高补给效率;所述神经动态优化模块利用递归神经网络具有的并行计算架构解决了传统的模型预测控制算法中计算量大、计算速度慢的问题,可以使补给船能够更好地应对补给时的突发情况。

    一种切换拓扑下的基于分布式制导的船舶编队控制方法

    公开(公告)号:CN112578797A

    公开(公告)日:2021-03-30

    申请号:CN202011507333.5

    申请日:2020-12-18

    Abstract: 本发明提供一种切换拓扑下的基于分布式制导的船舶编队控制方法,包括:模型预测控制系统以及为所述模型预测控制系统提供参考状态的分布式制导系统,包括以下步骤:建立分布式制导系统;所述分布式制导系统根据编队船舶的任务及所处的海洋环境计算出参考信号,并将其提供给控制系统;通过基于分布式制导的编队控制方法将所述模型预测控制系统引入到编队船舶的控制系统中,保证编队船舶的当前状态收敛到参考状态。本发明提出了一种新型的基于分布式制导的模型预测控制策略,用于切换拓扑下的船舶编队控制,通过将分布式策略用于制导系统,而不是直接用于控制系统,仅使用部分通信链,简化了编队控制器的设计。

    一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统

    公开(公告)号:CN111186549B

    公开(公告)日:2021-08-17

    申请号:CN202010043125.8

    申请日:2020-01-15

    Abstract: 本发明提供一种具有船舶避碰功能的航向自动舵控制系统,其特征在于,包括:通过船载设备获取船舶的当前状态信息,计算最近会遇距离DCPA和到达最近会遇点时间TCPA的动态信息,结合本船和他船的航向及速度信息建立碰撞风险模型用于评估碰撞风险度的碰撞风险评估模块,用于船舶避碰操作的航向变化量且基于国际海上避碰规则COLREGS的避碰算法模块以及船舶自动驾驶航向控制模块。本发明所提供的航向自动舵设计可以在航向控制的基础上,实现两船间的自动避碰,减轻了船舶驾驶员的操舵负担。本发明将最近会遇距离(DCPA)和达到最近会遇点时间(TCPA)与船舶的速度、航向等信息相结合,动态评估船舶的碰撞风险,提高了船舶对碰撞风险的评估准确度。

    一种具有时效性与稳定性的补给船同步控制算法

    公开(公告)号:CN111665719A

    公开(公告)日:2020-09-15

    申请号:CN202010530817.5

    申请日:2020-06-11

    Abstract: 本发明提供一种具有时效性与稳定性的补给船同步控制算法,包括终端代价函数模块,补给船模型预测控制模块,神经动态优化模块。所述终端代价函数模块利用终端代价函数,保证了补给船控制系统的闭环稳定性;所述模型预测控制模块将补给船的同步控制问题转化为一个跟随领航者的跟踪控制问题,并基于模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)算法设计补给船控制算法,提高补给船在执行补给任务时的抗干扰能力,保证进行补给任务时两船速度能够同步,提高补给效率;所述神经动态优化模块利用递归神经网络具有的并行计算架构解决了传统的模型预测控制算法中计算量大、计算速度慢的问题,可以使补给船能够更好地应对补给时的突发情况。

    基于神经网络优化的综合船舶路径跟踪与舵减摇控制方法

    公开(公告)号:CN111506080A

    公开(公告)日:2020-08-07

    申请号:CN202010406883.1

    申请日:2020-05-14

    Abstract: 本发明提供基于神经网络优化的综合船舶路径跟踪与舵减摇控制方法,包括:舵减摇模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)模块,终端代价函数模块,神经动态优化模块。所述模型预测控制模块通过视线制导(Line of Sight,LOS)方法将船舶路径跟踪的输出转化为跟踪误差以及艏向角误差,降低控制输出的维度,并基于模型预测控制算法设计控制器,提高了舵减摇算法的鲁棒性;所述终端代价函数模块利用终端代价函数,保证了控制系统的闭环稳定性;所述神经动态优化模块利用递归神经网络具有的并行计算架构解决了传统的模型预测控制算法中计算量大、计算速度慢的问题,可以使船舶能够更好地应对多变的外界环境。

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