[发明专利]基于双变量S函数的输入量可限的船舶航向跟踪控制方法

权利要求书

1.基于双变量S函数的输入量可限的船舶航向跟踪控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：得出船舶航行数学模型，建立起运动方程，并采集相关参数；

S2：根据步骤S1中的运动方程，结合张动力学方法，得出船舶航向跟踪控制器，实现对船舶航向的跟踪控制；

S3：在步骤S2的基础上引入双变量S函数，结合梯度动力学方法，实现输入量可限的船舶航向跟踪控制。

2.根据权利要求1所述的基于双变量S函数的输入量可限的船舶航向跟踪控制方法，其特征在于，步骤S1得出的船舶航向的数学模型，其运动方程如下：

其中，为船舶航向角，r为偏航率，δ为船舶舵角，y(即船舶航向角)为船舶航向控制系统的输出，上述变量中均省略了作为自变量的时间变量t；采集船舶相关参数：时间常数T、方向舵增益K、Norrbin系数η用于确定f。

3.根据权利要求2所述的基于双变量S函数的输入量可限的船舶航向跟踪控制方法，其特征在于，步骤S2中结合张动力学，得出船舶航向跟踪控制器：使得实际的输出y(即实际航向角)成功跟踪理想的输出y_d(即理想航向角)，实现对船舶航向的跟踪控制，其中，y_d表示理想的输出(即理想航向角)。

4.根据权利要求3所述的基于双变量S函数的输入量可限的船舶航向跟踪控制方法，其特征在于，步骤S3中引入了双变量S函数。其表达式为

其中，v和μ为S函数的两个输入变量，α为S函数的幅值参数。令步骤S2中采用张动力学后得到的跟踪控制器进一步地，结合梯度动力学方法，可得到双变量的输入量可限的船舶航向跟踪控制器组如下：

其中，为能量函数，γ为梯度动力学的设计参数，θ₀为控制系数。