[发明专利]一种无人船的分布式队列有限时间控制方法

权利要求书

1.一种无人船的分布式队列有限时间控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

建立无人船编队运动学和动力学模型；

基于无人船编队运动学和动力学模型，采用视线法的策略来定义无人船编队之间的相对位置和角度，利用障碍李亚普诺夫函数设计满足领航无人船和跟随无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件；

在运动学和动力学模型的基础上，得到无人船编队的领航无人船和跟随无人船之间的相对位置和角度，在满足领航者和跟随者无人船之间的最小避碰距离和最大有效通讯距离约束条件下，根据期望的位置和艏向信息得到的误差信息设计虚拟控制律；

基于动力学模型中的不确定项，采用径向基神经网络设计补偿反馈控制；

针对动力学模型中的未知海洋环境环境干扰，设计扰动估计观测器；

基于虚拟控制律、神经网络自适应控制、扰动观测器，及全状态反馈的全驱动无人船设计输出约束编队控制器，实现无人船的分布式队列式有限时间控制。

2.根据权利要求1所述的一种无人船的分布式队列有限时间控制方法，其特征还在于：所述根据海洋环境扰动进行估计扰动观测器设计的表达式如下：

其中：M_i表示系统惯性矩阵，C_i表示科里奥利向心力矩阵，τ_i表示控制输入，H_i是高斯函数，z_2i表示速度向量跟踪误差，表示扰动估计值，ξ扰动估计中间设计变量，α_i＝[α_1i,α_2i,α_3i]^T虚拟控制率。

3.根据权利要求1所述的一种无人船的分布式队列有限时间控制方法，其特征还在于：所述输出约束编队控制器的表达式如下：

其中(·)⁺表示(·)的广义逆，k_1i,k_2i,k_3i,k_4i是设计参数，k_ai、k_bi是两船间的视线角误差e_ψi及距离误差e_di界限。