[发明专利]动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统

权利要求书

1.动态抗饱和船舶减摇控制方法，其特征在于，包括：

步骤S1，获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；

步骤S2，根据所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：

当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；

当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；

所述步骤S2，具体为：

建立船舶横摇运动方程；

根据所述运动方程，得到对应转换所述运动方程的标准形式；

根据所述运动方程的标准形式，设计无约束鲁棒控制器；

对所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态进行判断，得到判断结果；

根据所述判断结果，实现船舶的减摇控制：

当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；

当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过所述无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；

其中，对所述动态抗饱和控制器进行设计包括：

Step1：采用线性微分包含法处理船舶横摇模型中的非线性不确定项；

Step2：在不考虑系统饱和工况时，根据H_∞鲁棒性能指标，设计船舶减摇鳍H_∞控制器，即无约束的减横摇H_∞控制器，给出系统线性区的扶正控制力矩及鳍角指令信号；

Step3：考虑饱和工况时，采用动态抗饱和控制器对横摇H_∞控制器进行修正控制；对于幅度与速率饱和问题，通过增广矩阵变换法进行动态抗饱和控制器设计；

Step4：判定系统满足代数环良定条件下，给出L₂增益指标下的闭环系统稳定条件；

Step5：转化为LMI最优化问题，得到所述动态抗饱和控制器。

2.根据权利要求1所述的动态抗饱和船舶减摇控制方法，其特征在于，

所述动态抗饱和控制器是通过增广矩阵变换法得到的。

3.根据权利要求1所述的动态抗饱和船舶减摇控制方法，其特征在于，

所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态包括鳍角非线性和转鳍速度饱和非线性环节。

4.根据权利要求1所述的动态抗饱和船舶减摇控制方法，其特征在于，

根据所述判断结果，实现船舶的减摇控制，具体为：

当所述鳍执行器未发生饱和时，仅有无约束鲁棒控制器工作；

获得船舶横摇角信息；

根据所述船舶横摇角信息，计算得到船舶减摇所需的横摇扶正控制力矩及鳍角指令信号，此时所述抗饱和控制器输入输出为零；

将所述鳍角指令信号发送给鳍伺服系统，根据所述鳍角指令信号，驱动鳍转动，完成减摇控制；

当所述鳍执行器发生饱和时，所述抗饱和控制器工作，且所述抗饱和控制器输入输出不为零；

对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过所述无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和；

将所述鳍角指令信号发送给鳍伺服系统，根据所述鳍角指令信号，驱动鳍转动，完成减摇控制。