[发明专利]一种双泵喷水推进船舶矢量控制推力分配优化方法

权利要求书

1.一种双泵喷水推进船舶矢量控制推力分配优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、根据选定的矢量控制横移或矢量控制斜移任务，解析得到航行任务指令；

步骤2、设计基于模糊PID的虚拟矢量控制器，闭环计算获得完成既定矢量控制航行任务所需合推力和合力矩；

步骤3、设计兼顾双泵喷水推进船舶稳定性、动态响应特性和稳态跟踪精度要求的推力分配目标函数，并根据实际物理限制对推力分配目标函数的各类约束的范围进行限定；

步骤4、采用序贯二次规划方法求解通过步骤3得到的推力分配优化问题，获得两台喷水推进器的主机转速、操舵角和倒航角设定值，即实时更新的喷水推进控制系统输出信号。

2.如权利要求1所述的一种双泵喷水推进船舶矢量控制推力分配优化方法，其特征在于，步骤1中，所述矢量控制横移或所述矢量控制斜移任务是指保持船舶艏向角不变，通过调节两台喷水推进器的操舵角、倒航角及主机转速，实现水平面内的横向航行或斜向航行。

3.如权利要求2所述的一种双泵喷水推进船舶矢量控制推力分配优化方法，其特征在于，步骤1中，解析得到航行任务指令为：如果速度跟踪回路能够跟踪上设计的包含位置误差信息的虚拟控制量，则可完成位置跟踪任务。

4.如权利要求3所述的一种双泵喷水推进船舶矢量控制推力分配优化方法，其特征在于，步骤2中，设计基于模糊PID的虚拟矢量控制器时，定义系统速度误差e(t)和误差变化率e_c(t)如下式(7)所示：

式(7)中，r(t)为系统设定值，为r(t)的一阶导数；y(t)为系统输出值，为y(t)的一阶导数；为e(t)的一阶导数；

则所述基于模糊PID的虚拟矢量控制器的控制量输出如下式(8)所示：

式(8)中，τ_c(t)是完成既定矢量控制航行任务所需纵向推力X、横向推力Y和艏摇力矩N的合推力和合力矩；K_p是比例控制系数；T_i是积分时间常数；是积分系数；K_d＝K_pT_d，是微分系数。