[发明专利]一种船舶路径跟随控制方法、系统、装置及存储介质

说明书

本发明公开了一种船舶路径跟随控制方法、系统、装置及存储介质，船舶路径跟随控制方法通过获取目标路径和当前时刻的船舶状态，并根据LOS引导策略结合船舶状态和目标路径获取当前时刻的期望状态，使得船舶的路径跟随控制问题转化为动态的航向控制问题，能够更准确可靠地获取各个时刻船舶的期望状态，从而提高了输出的舵角控制指令的可靠性和准确性；通过考虑当前时刻的船舶角速度和对应的期望状态下的期望角速度，并根据期望角速度和舵角控制指令控制船舶跟随目标路径，使得船舶的舵角控制更加稳定，从而进一步提高了船舶路径跟随控制的稳定性、准确度和可靠性。本发明可广泛应用于船舶控制技术领域。

技术领域

本申请涉及船舶控制技术领域，尤其是一种船舶路径跟随控制方法、系统、装置及存储介质。

背景技术

传统船舶路径跟随控制算法大多依赖于系统模型，然而精确的系统模型在一定程度上很难建立，导致传统船舶路径跟随控制算法可靠性较低。因此，近年来无模型控制算法越来越多地被应用到船舶的路径跟随控制中，例如无模型自适应控制算法。

目前，在已有的运用无模型自适应控制算法进行船舶路径跟随控制的研究中，一般将航向角视为系统的参考输出变量，通过比对航向角与期望状态的误差修正舵角指令，从而达到船舶路径跟随的控制效果。然而，在参考输出变量仅考虑航向角的情况下，船舶运动控制效果波动性较大，船舶的航向角往往无法稳定到期望状态，从而导致船舶路径跟随控制的准确度及可靠性降低。

发明内容

本发明的目的在于至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明实施例的一个目的在于提供一种船舶路径跟随控制方法、系统、装置及存储介质，以实现更加稳定、可靠的船舶路径跟踪控制。

为了达到上述技术目的，本发明实施例所采取的技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供了一种船舶路径跟随控制方法，包括以下步骤：

获取目标路径和当前时刻的船舶状态，所述船舶状态包括船舶位置、船舶航向角和船舶角速度；

根据LOS引导策略，结合所述船舶状态和所述目标路径获取当前时刻的期望状态，所述期望状态包括期望航向角和期望角速度，所述期望角速度为预设的所述船舶角速度的最大值；

将所述船舶航向角和所述期望航向角输入自抗扰控制器，输出舵角控制指令；

根据所述舵角控制指令和所述期望角速度控制船舶跟随所述目标路径。

本发明实施例的一种船舶路径跟随控制方法，通过获取目标路径和当前时刻的船舶状态，并根据LOS引导策略结合船舶状态和目标路径获取当前时刻的期望状态，使得船舶的路径跟随控制问题转化为动态的航向控制问题，能够更准确可靠地获取各个时刻船舶的期望状态，从而提高了输出的舵角控制指令的可靠性和准确性；通过考虑当前时刻的船舶角速度和对应的期望状态下的期望角速度，并根据期望角速度和舵角控制指令控制船舶跟随目标路径，使得船舶的舵角控制更加稳定，从而进一步提高了船舶路径跟随控制的稳定性、准确度和可靠性。

另外，根据本发明上述实施例的一种船舶路径跟随控制方法，还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，本发明实施例的一种船舶路径跟随控制方法中，所述目标路径上包括多个位置点；

所述根据LOS引导策略，结合所述船舶状态和所述目标路径获取当前时刻的期望状态，包括：

根据所述船舶位置在所述目标路径上获取当前位置点，所述当前位置点为所述目标路径上距离所述船舶位置最近的位置点；

根据所述当前位置点和所述船舶位置在所述目标路径上获取参考点；

根据所述船舶状态获取船舶与所述参考点的视线角作为所述期望航向角；