[发明专利]一种高海况下近水面航行器运动控制方法

权利要求书

1.一种高海况下近水面航行器运动控制方法，包括以下步骤：

步骤S1：以航行器质心为坐标原点，定义欧拉角θ为姿态角，构建近水面航行器运动模型为：

式中，M、c、A₁、A₂、F₁、Tp、F_wave分别为质量属性矩阵、流体动力系数矩阵、前舵舵角系数矩阵、后舵舵角系数矩阵、静力矩阵、推进力矩阵、波浪干扰力矩阵，δ_b、δ_s为航行器执行结构即前、后舵，变量u、w、q、ξ、ζ、θ分别表示纵向速度、垂向速度、纵摇角速度、纵向位移、航行深度、纵摇角，形如等为各变量加速度，其中流体动力系数为航行深度和纵摇角的函数；

步骤S2：基于该运动模型，对作为执行机构的舵采用改进S面算法进行控制，执行机构输出为：

其中，δ为舵角，k₁、k₂、a为控制响应速度的参数，k₁，k₂根据实际运动响应去调节，初始值1k₁5，1k₂5，1a2，x_E为偏差、dx_E/dt为偏差变化量，Δδ为偏移纠正量。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述流体动力系数矩阵c根据下式计算：

式中，m为航行器质量，g为重力加速度，h_θ为初稳性高，X_uu(ζ)、X_ww(ζ)、X_qq(ζ)为纵向流体力关于纵向、垂向、垂向旋转的系数，Z_w(ζ)、Z_q(ζ)为垂向流体力关于垂向、垂向旋转的系数，M_w(ζ)、M_q(ζ)为侧向旋转流体力矩关于垂向、垂向旋转的系数。

3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述偏移纠正量Δδ根据下式确定：

T为时间间隔，s为将要形成稳定偏差时对应的迭代步数，e为目标量和当前状态的误差，b为迭代终止时间，α为增益因子，取值范围：1α2。