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原文传递一种无人艇艏向航速分级控制系统及其控制方法

专利名称：	一种无人艇艏向航速分级控制系统及其控制方法
摘要：	本发明属于无人艇技术领域，具体公开了一种无人艇艏向航速分级控制系统及其控制方法，所述无人艇艏向航速分级控制系统包括控制器、制导系统、气象仪和扰动观测器；所述控制器与制导系统、扰动观测器连接，所述气象仪与扰动观测器连接；所述控制器包括航速控制器和艏向控制器，航速控制器、艏向控制器均与驱动无人艇行驶的动力装置连接。本发明的无人艇艏向航速分级控制系统利分级控制的方式，可实现对无人艇的航速和艏向的单独控制，提高无人艇航速和艏向的控制效率与精度，使无人艇按照设定的测线航行，极大地提高了无人艇航行的精准度，同时也解决了解决复杂海况下无人艇偏航过大的问题。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海大学
发明人：	谢少荣;王纯新;张丹;陈汇资;彭艳;李孝伟;罗均;蒲华燕;柯俊
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-28T00:00:00+0800
申请号：	CN201910164055.9
公开号：	CN109808853A
代理机构：	郑州翊博专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	付红莉;周玉青
分类号：	B63B49/00(2006.01);B;B63;B63B;B63B49
申请人地址：	200444 上海市宝山区上大路99号
主权项：	1.一种无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，包括控制器、制导系统、气象仪和扰动观测器；所述控制器与制导系统、扰动观测器连接，所述气象仪与扰动观测器连接；所述控制器包括航速控制器和艏向控制器，所述航速控制器、艏向控制器均与驱动无人艇行驶的动力装置连接。 2.根据权利要求1所述的无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，所述制导系统包括导航模块、避障模块和路径规划模块，所述路径规划模块与导航模块、避障模块、控制器连接。 3.根据权利要求2所述的无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，所述扰动观测器包括航速扰动观测器和艏向扰动观测器，所述航速扰动观测器与航速控制器连接，所述艏向扰动观测器与艏向控制器连接。 4.根据权利要求3所述的无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，所述气象仪包括风速风向仪和海浪检测仪。 5.根据权利要求1-4任一所述的无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，所述航速控制器中运行的自主控制程序包含有反步自适应控制算法，所述艏向控制器中运行的自主控制程序包含有滑模变结构控制算法。 6.根据权利要求5所述的无人艇艏向航速分级控制系统，其特征在于，所述航速控制器中运行的自主控制程序还包含有梯度下降优化算法，所述艏向控制器中运行的自主控制程序还包含有粒子群优化算法。 7.一种利用权利要求1或2或3或4或6所述无人艇艏向航速分级控制系统控制无人艇艏向航速的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）开启制导系统，制导系统根据设定航线控制无人艇开始航行；（2）当无人艇的制导系统探测到有障碍物时，根据障碍物情况实时更新设定航线，并将更新后的设定航线传输给控制器，控制器控制无人艇的动力装置按照制导系统的设定航线航行；（3）通过气象仪监测的海上的风浪信号，并将风浪信号传输给扰动观测器，扰动观测器根据接收的风浪信号估算风浪对无人艇航速和艏向的扰动结果，并将扰动结果传输给控制器；（4）航速控制器根据设定航速与实时监测的航速之间的误差以及接收到的扰动结果，调整无人艇的航速，并将航速数据信号传输给无人艇的动力装置，使无人艇的航速稳定在允许误差范围内；艏向控制器根据设定艏向角与实时监测的艏向角之间的误差以及接收到的扰动结果，调整无人艇的艏向，并将艏向数据信号传输给无人艇的动力装置，使无人艇的艏向稳定在允许误差范围内。
所属类别：	发明专利