[发明专利]一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法

权利要求书

1.一种考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，其特征是：

(1)本发明的考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法包括控制系统(2)，导引律(4)，数据处理与滤波器(6)，船舶信息采集器(7)。导引律(4)根据输入的期望位置和艏向，以本船初始位置和艏向为起点生成一组光滑的路径，根据该路径可以得到各个时刻的导引位置、速度和加速度信息；船舶信息采集器(7)采集本船和它船的位置、艏向、速度等信息，并将其传递给数据处理与滤波器(6)；数据处理与滤波器(6)将船舶信息采集器(7)采集到的信息进行数据融合和滤波后，得到平台拆解船和它船的低频位置、艏向和速度信息；干扰估计器(5)同时接收导引(4)和数据处理与滤波器(6)的数据，对控制器所需的未知船间效应干扰进行估计；滤波反步控制器(3)同时接收导引系统(4)提供的期望信息及其导数、数据处理与滤波器(6)提供的新的状态变量信息，以及干扰估计器(5)提供的对未知船间效应干扰的估计输出，经一系列解算得到相应的控制指令信息，调整平台拆解船的纵向推力、横向推力及转首力矩，实现对船舶的准确控制，完成平台拆解船与平台间的准确对接。

(2)导引律(4)通过给定的期望目标与船舶的初始位置，生成一条光滑的期望路径，根据该路径可以得到各时刻船舶的期望位姿、速度和平滑的加速度，使得船舶经过加速、匀速、减速的过程，最后以期望的艏向稳定在期望位置；将得到的期望位姿、速度和加速度传递给控制系统(2)以供估计未知船间效应干扰和解算控制指令；

(3)船舶信息采集器(7)同时采集本船和它船的信息，包括位置、艏向和速度信息，将其打包传递给数据处理和滤波器(6)，供其处理得到控制系统(2)所需的信息数据；

(4)数据处理与滤波器(6)将船舶信息采集器(7)采集到的信息进行数据融合，剔除不合理数据后滤波，得到平台拆解船和它船的低频位置、艏向和速度信息；

(5)控制系统(2)包含干扰估计器(5)和滤波反步控制器(3)两部分，干扰估计器(5)接收导引律(4)提供的期望信息和数据处理和滤波器(6)提供的新的状态变量信息，并以一定的自适应律和相应的神经网络系统对未知船间效应干扰进行估计，并将其传递给滤波反步控制器(3)，供其进行控制指令的解算；滤波反步控制器(3)根据导引律(4)提供的期望信息，结合干扰估计器(5)提供的对未知船间效应的估计值，以及数据处理和滤波器(6)提供的新的状态变量，经一系列非线性控制算法的解算，得到合适的控制指令，驱动船舶的执行机构，调整船舶的位置和速度，以达到控制目的。

2.根据权利要求1所述的考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，其特征在于：控制系统(2)中干扰估计器(5)根据数据处理和滤波器(6)提供的新的状态变量，以及导引律(4)提供的期望信息，按照一定的自适应律，通过合适的神经网络系统对未知的船间效应干扰进行综合估计，以得到滤波反步控制器中所需的干扰向量。

3.根据权利要求1所述的考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，其特征在于：控制系统(2)中滤波反步控制器(3)根据导引律(4)提供的期望位置和艏向、速度和加速度信息，结合数据处理和滤波器(6)提供的新的系统状态变量，并接收权利要求2所述的未知船间效应干扰估计值，经一系列非线性解算产生控制力和控制力矩指令，驱动推进器系统对船舶进行位置和航向控制。

4.根据权利要求1所述的考虑船间效应的平台拆解船对接控制方法，其特征在于：控制系统(2)中滤波反步控制器(3)并不需要对虚拟控制量进行求导便可进行反步控制器的设计；在控制器设计中引入二阶滤波器技术，通过滤波器对虚拟控制量及其导数进行逼近，而不是像传统反步法那样直接对虚拟控制量进行求导；以滤波器的积分过程代替求导过程，不仅简化了控制器的设计，也加强了控制器对噪声的抑制能力。