[发明专利]救生艇救生对接过程的姿态控制方法

摘要

本发明提供的是一种救生艇救生对接过程的姿态控制方法，包括有限时间状态观测器(3)、干扰估计器(6)、线速度镇定回路(7)、姿态控制回路(8)和传感器装置(13)。本发明包括了一个有限时间状态观测器，通过对位置和姿态传感器信息进行处理，快速得到救生艇的线速度和角速度信息，从而用于控制器使用，干扰估计器可以估计和补偿由海流及脐带缆等造成外界干扰力的作用。本发明适用于全驱动的救生艇，在恶劣救生环境下的对接作业过程，能够使救生艇有效的抵抗外界干扰力作用，并在有限时间内使救生艇的三个姿态角跟踪到给定值，从而实现与失事艇的对接救生。

主权项

1.一种救生艇救生对接过程的姿态控制方法，包括有限时间状态观测器(3)、干扰估计器(6)、线速度镇定回路(7)、姿态控制回路(8)和传感器装置(13)；其特征是：1)传感器装置(13)包括位置传感器(2)和角度传感器(12)，分别测量救生艇的位置和姿态信息，并将采集到的信息传递给有限时间状态观测器(3)和姿态控制回路；2)有限时间状态观测器(3)接收位置传感器(2)和角度传感器(12)的测量信息和姿态控制回路提供的等效输入值，得到线速度和角速度的估计值，并将线速度的估计值传递给线速度镇定回路，将角速度的估计值传递给姿态控制回路；3)干扰估计器(6)根据有限时间状态观测器(3)提供的线速度及角速度估计值和姿态角虚拟控制器(11)产生的虚拟跟踪角速度值，在线估计外界干扰力作用，并提供给线速度镇定回路和姿态控制回路；4)线速度镇定回路(7)由线速度输入变换器(4)和线速度有限时间镇定器(5)两部分组成，线速度有限时间镇定控制器(5)根据救生艇的当前线速度的估计值计算出系统的等效控制输入值u₁，线速度输入变换器根据等效输入值u₁和干扰力Δf₁，计算出控制力τ₁；5)姿态控制回路(8)由姿态角虚拟控制器(11)、角速度有限时间虚拟跟踪控制器(9)和角速度输入变换器(10)组成，姿态角虚拟跟踪控制器根据期望姿态角η_2d和接收到的角度传感器数据，根据李雅普诺夫方法产生虚拟跟踪角速度ν_2d，角速度有限时间虚拟跟踪控制器(9)接收角速度估计值和虚拟跟踪速度ν_2d，产生等效控制输入值u₂，角速度输入变换器根据等效输入u₂和干扰力Δf₂，计算出控制力τ₂。