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[发明专利]一种基于自适应扩张状态观测器的静止无功发生器控制器-CN202310304108.9在审
发明人：刘陆;刘子健;王丹;彭周华;古楠;王浩亮 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-03-24 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： H02J3/18 文献下载
摘要：本发明提供一种基于自适应扩张状态观测器的静止无功发生器控制器，主要包括：第一自适应单元、第二自适应单元、第三自适应单元、第一扩张状态观测单元、第二扩张状态观测单元、第三扩张状态观测单元、第一控制器单元、第二控制器单元、第三控制器单元和SVPWM单元；第二控制器单元的输出经2r/2s坐标变换后与SVPWM单元相连；第一扩张状态观测单元与第一控制器单元相连；第二扩张状态观测单元与第二控制器单元相连；第三控制器单元的输出经2r/2s坐标变换后与SVPWM单元相连；第三扩张状态观测单元与第三控制器单元相连；SVPWM单元产生调制信号控制静止无功发生器主电路中开关管的状态。本发明能够实现未知模型参数、未知输入增益与外部扰动的同时实时估计。
一种基于自适应扩张状态观测器静止无功发生器控制器

[发明专利]一种无人船虚拟目标跟踪控制系统-CN202110420856.4有效
发明人：王丹;古楠;卢丽宇;王浩亮;刘陆;李铁山;彭周华 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2021-04-19 - 公布日： 2023-09-01 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了无人船虚拟目标跟踪控制系统及控制方法，其中系统包括，用于输出预置虚拟目标的位置pi*的参考点位置模块；用于获取预置虚拟目标的位置pi*和无人船的实时位置pi以计算参考点误差pie的参考点误差模块；用于获取参考点误差pie和无人船的实时航向ψi以计算航向误差ψie的双偶极向量场模块；用于获取航向误差ψie以计算角速度制导信号并将所述角速度制导信号输入至受控无人船模块的制导角速度模块；用于获取参考点误差pie以计算前向速度制导信号并将所述前向速度制导信号输入至受控无人船模块的制导前向速度模块。该系统具有结构简单，控制模块较少，同时由于无人船的暂态控制性能，使无人船能够沿着向量场场线移动，使得目标跟踪路线更加光滑，减小无人船运动中的风险。
一种无人虚拟目标跟踪控制系统

[发明专利]一种无人水面艇能耗最小轨迹规划方法-CN202310199191.8在审
发明人：彭周华;李龙威;韩冰;刘伟;刘陆;王浩亮;王安青;古楠;王丹 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-07-21 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种无人水面艇能耗最小轨迹规划方法，涉及无人水面艇运动规划技术领域，包括如下步骤：基于深度图像信息构建并更新无人水面艇目前所处环境下的三维占据栅格地图；构造带符号的欧式距离场；采用基于船舶运动学的A星算法，基于三维占据栅格地图进行前端路径点的搜索，得到路径点；采用直线对所述路径点进行曲线拟合，得到路径曲线基于欧式距离场，对针对速度、加速度、避障距离、曲线光滑度的无约束优化问题进行求解，得到避障的最优轨迹。本发明基于视觉信息进行无人艇的轨迹规划，可以对开放水域复杂环境下任意形状的障碍物进行避障避碰，无人艇可以根据周围障碍物环境做出实时局部规划。
一种无人水面能耗最小轨迹规划方法

[发明专利]一种基于采样优化的无人船轨迹规划方法-CN202310199190.3在审
发明人：彭周华;李龙威;刘陆;何欣桐;尹勇;王浩亮;王安青;古楠;王丹 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-07-07 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于采样优化的无人船轨迹规划方法，涉及无人船运动规划技术领域，包括如下步骤：基于双目图像信息构建并实时更新无人船目前所处的三维占据栅格地图；根据所述叶子节点和根节点形成八叉树地图；对所述八叉树地图进行避开障碍物的路径点的搜索，得到路径点；得到路径曲线；将所述路径曲线按照弗雷内坐标系进行横向轨迹和纵向轨迹的采样；分别构造关于制动时间、离轨迹的横向距离、速度的评价函数，分别求取关于制动时间、离轨迹的横向距离、速度的评价函数值；选取评价函数值最小的轨迹作为最优轨迹。本发明以障碍物膨胀的方法构造八叉树地图，在优化后的八叉树地图上进行轨迹规划，提高了轨迹的安全性。
一种基于采样优化无人轨迹规划方法

[发明专利]一种基于视觉信息的无人艇多约束局部路径规划方法-CN202310199189.0在审
发明人：彭周华;李龙威;刘陆;何欣桐;古楠;王浩亮;王丹;韩冰;刘伟 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-03-03 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明提供了一种基于视觉信息的无人艇多约束局部路径规划方法，涉及无人艇运动规划技术领域，包括如下步骤：基于深度图像信息对无人艇所处的周围环境进行建模，得到三维占据栅格地图；将所述三维占据栅格地图作为路径规划所依靠的地图信息，采用杜宾斯曲线对三维占据栅格地图进行路径点的搜索，得到路径点；得到参考中心线；在曲线法线方向进行路径点的动态扩张，确定狭窄河道的左右边界，得到横向距离约束；对关于横向距离、艏摇角、曲率、曲率变化率、松弛变量的二次规划问题进行求解获得最终无人艇可以通行的最优路径。本发明在路径点搜索的基础上加上了岸线的约束做进一步优化，提高了无人艇航行路径的安全性。
一种基于视觉信息无人约束局部路径规划方法

[发明专利]一种水下滑翔机向量场路径跟踪控制方法-CN202310149488.3在审
发明人：王浩亮;卢丽宇;尹晨阳;王丹;彭周华;刘陆;古楠;王安青 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-02-22 - 公布日： 2023-06-23 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种水下滑翔机向量场路径跟踪控制方法，包括，建立水下滑翔机运动学模型，设置期望路径和期望速度；将期望路径进行参数化，得到期望路径的参数化信息；根据期望路径的参数化信息获取虚拟参考点的位置信息，计算虚拟参考点与水下滑翔机的实际位置之间的路径跟踪误差；根据期望路径的参数化信息得到制导向量场信息，根据制导向量场信息和水下滑翔机的实际位置计算水下滑翔机的制导角速度；根据期望速度和路径跟踪误差中的纵向路径跟踪误差计算水下滑翔机前向速度；水下滑翔机根据制导角速度和前向速度进行航行。使水下滑翔机路径跟踪路线更加平滑，减小了水下滑翔机运动中的风险，提高了水下滑翔机路径跟踪性能。
一种水下滑翔机向量路径跟踪控制方法

[发明专利]一种无人驾驶船舶非周期通信协同控制系统-CN202211658825.3在审
发明人：彭周华;吕旻高;罗铭焌;韩冰;刘伟;王丹;古楠 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2022-12-22 - 公布日： 2023-06-13 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明一种无人驾驶船舶非周期通信协同控制系统，包括：路径跟踪控制器、协同控制器、扩张状态观测器、动力学控制器、位置事件触发器、协同变量事件触发器、状态采样事件触发器和控制输入事件触发器；协同控制器的输入信号为路径跟踪误差和触发协同变量事件触发器邻居船舶路径变量的估计值，输出信号为路径变量；扩张状态观测器基于无人驾驶船舶触发状态采样事件触发器的输出的合速度信息和角速度信息；扩张状态观测器输出的估计的无人驾驶船舶状态信息和估计的总扰动，并输出信号，并将输出信号传送给无人船驾驶船舶，实现无人船驾驶船舶的控制，可以在降低计算成本的情况下估计内部不确定性和外部干扰组成的总扰动。
一种无人驾驶船舶周期通信协同控制系统

[发明专利]一种数据驱动扩张状态观测器-CN202310020911.X在审
发明人：彭周华;吕旻高;李一鹤;王丹;古楠;刘陆;王浩亮;王安青 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-01-06 - 公布日： 2023-06-06 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明提供一种数据驱动扩张状态观测器，包括：自抗扰控制器、一阶非线性系统、扩张状态观测器、数据堆栈模块、数据驱动学习律模块、一阶滤波器；其中，数据驱动扩张状态观测器的工作原理为：给自抗扰控制器输入一个分段连续的速度参考信号，自抗扰控制器产生的速度信号与外部扰动同时作用于无人船系统，无人船状态信息、输出响应与通过一阶滤波器后保存到数据堆栈模块中，扩张状态观测器利用数据驱动学习律模块更新后的堆栈中的数据得到系统状态估计和集总扰动估计。本发明的技术方案解决了含未知内部不确定性、外部扰动和未知输入增益下的一阶非线性系统的扰动估计问题，实现了系统总扰动和控制输入增益的同时估计。
一种数据驱动扩张状态观测器

[发明专利]一种自触发通信的无人驾驶船舶协同编队控制系统-CN202310020890.1在审
发明人：王丹;吕旻高;罗铭焌;彭周华;韩冰;刘伟;古楠;刘陆;王浩亮 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2023-01-06 - 公布日： 2023-05-30 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明一种自触发通信的无人驾驶船舶协同编队控制系统，包括路径参数预估器、协同控制器、事件触发器、运动学控制器和动力学控制器；协同控制器接收运动学控制器传送的无人驾驶船舶纵向跟踪误差信号xei、路径参数预估器传送的邻居j号无人驾驶船舶的路径参数的估计值协同控制器输出i号无人驾驶船舶的路径参数θi；路径参数预估器接收事件触发器输出的i号和邻居j号无人驾驶船舶分别在和时刻触发的路径参数动力学控制器接收运动学控制器传送的无人驾驶船舶的速度给定udi，航向给定ψdi，以及无人驾驶船舶的前向速度信息ui及角速度信息ri，动力学控制器输出信号为τui,τri传送给无人驾驶船舶，实现无人驾驶船舶按照给定的路径行驶。
一种触发通信无人驾驶船舶协同编队控制系统

[发明专利]一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统-CN202110620072.6有效
发明人：王浩亮;柴亚星;刘陆;王丹;孙才勤;王天霖;彭周华;古楠;张义博;卢丽宇 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2021-06-03 - 公布日： 2023-05-23 - 主分类号： G05D1/06 文献下载
摘要：本发明公开了一种自触发通信的水下滑翔机协同控制系统，包括路径跟踪制导模块用于计算水下滑翔机的给定纵向速度、俯仰角速度以及纵向跟踪误差；协同模块用于计算水下滑翔机的协同路径参数信息；低频学习与模糊控制模块用于计算纵向速度误差、俯仰角速度误差的估计值；动力学控制模块用于计算水下滑翔机在纵向、俯仰方向运动的控制参数；自触发事件模块用于设计触发条件，判断是否满足触发条件，当满足触发条件时，水下滑翔机之间进行信息交互并计算下一触发时间；通信网络用于建立水下滑翔机之间进行信息传递的通信结构。应用于多水下滑翔机并实现协同潜水控制，通信策略采用自触发通信，大大减少了因不间断通信带来的不必要的机载能量消耗。
一种触发通信水下滑翔机协同控制系统

[发明专利]一种基于数据驱动预估器的双馈直流发电控制系统-CN202211739535.1在审
发明人：刘陆;王广强;王丹;彭周华;古楠;王浩亮 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2022-12-30 - 公布日： 2023-05-05 - 主分类号： H02P21/00 文献下载
摘要：本发明提供一种基于数据驱动预估器的双馈直流发电控制系统，包括：功率比较单元、PI控制器、转子电流比较单元、d轴滤波器、q轴滤波器、d轴状态预估器、q轴状态预估器、d轴数据驱动自适应单元、q轴数据驱动自适应单元、d轴神经网络单元、q轴神经网络单元、d轴控制器、q轴控制器以及双馈感应式发电机。本发明能够准确估计系统不确定性和环境扰动，采用定子侧连接不控整流桥的拓扑结构，直接并联直流电网，通过控制转子侧逆变器调节励磁电流来控制电机系统，从而实现双馈电机直流发电系统的直接功率控制。
一种基于数据驱动预估直流发电控制系统

[发明专利]一种海上智能船舶安全自主靠泊控制系统-CN202210294153.6在审
发明人：彭周华;王晨;尹勇;王丹;刘陆;王浩亮;李啸;姜岳;古楠 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2022-03-23 - 公布日： 2023-04-11 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种海上智能船舶安全自主靠泊控制系统，包括运动学控制模块、速度优化模块、扩张状态观测器模块和动力学控制模块；运动学控制模块根据智能船舶的期望靠泊位置以及智能船舶的当前位置得出智能船舶到达目标位置所需的期望速度和航向；速度优化模块根据智能船舶到达目标位置所需的期望速度以及航行过程中障碍物与智能船舶之间的距离约束，计算出智能船舶优化后的速度；扩张状态观测器模块用于获得智能船舶所受环境的扰动估计值；动力学控制模块用于根据优化后速度和智能船舶所受到的扰动估计值得出智能船舶所需的力矩值。本方不需要提前进行路径规划也不需要大量的数据学习，同时可以有效的避开障碍物保障自主靠泊的安全、可靠性。
一种海上智能船舶安全自主靠泊控制系统

[发明专利]一种基于卫星地图的无人艇遍历路径规划与避碰方法-CN202211131685.4在审
发明人：彭周华;马鸣;段佳雨;古楠;王浩亮;刘陆;王丹;徐彦平 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2022-09-15 - 公布日： 2022-12-20 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于卫星地图的无人艇遍历路径规划与避碰方法，包括以下步骤：处理卫星地图的图像；建立栅格地图并扩充障碍物；基于最小生成树的无人艇遍历路径规划算法进行优化设计；基于控制障碍函数算法对无人艇进行避碰设计。本发明的用户可使用在线卫星地图人为选取不同的任务区域对不同的任务场景进行无人艇的遍历路径规划操作。本发明优化了遍历路径规划的算法，改进了无人艇的转弯率，采用转弯更少的遍历路径。通过减少无人艇的转弯次数一方面降低了完成任务的时间，另一方面降低了无人艇的能量消耗。本发明采用了基于速度的控制障碍函数的方法，可以使无人艇在执行任务时，仅通过改变无人艇速度完成对动态障碍物的避碰。
一种基于卫星地图无人遍历路径规划方法

[发明专利]一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法-CN201910272477.8有效
发明人：彭周华;王丹;孟程铖;刘陆;古楠 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2019-04-04 - 公布日： 2022-12-13 - 主分类号： G06F30/27 文献下载
摘要：本发明公开了一种直流电机推进无人水面艇速度控制器设计方法，具有如下步骤：S1、建立用于推进无人水面艇的直流电机模型、无人水面艇的螺旋桨模型和无人水面艇的前向速度模型；S2、根据步骤S1中各模型建立直流电机推进的无人水面艇模型；S3、根据直流电机推进的无人水面艇模型的不确定项，采用基于神经网络的航速辨识器和转速辨识器来逼近不确定项；S4、从航速辨识器和转速辨识器获得不确定项信息，采用动态面控制设计方法设计直流电机推进无人水面艇速度控制器。与现有的无人水面艇速度控制器相比，本发明采用基于神经网络的辨识器来逼近直流电机、螺旋桨以及无人艇速度动力学中的不确定性，有效提高了无人水面艇速度控制系统的动态响应速度。
一种直流电机推进无人水面速度控制器设计方法

[发明专利]一种无人海洋航行器的动力学优化控制器结构及设计方法-CN201910016713.X有效
发明人：彭周华;吕光颢;王丹;刘陆;古楠 -专利权人：大连海事大学
申请日： 2019-01-08 - 公布日： 2022-10-14 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种无人海洋航行器动力学优化控制器结构及设计方法，所述的控制器结构包括扰动观测器、指令调节器和动力学控制器。本发明将降维扰动观测器、指令优化调节器和动力学控制器相结合，使得内外部扰动与不确定性信息得到准确估计并传送至动力学控制器。从而解决了无人航行器的内外部扰动和无人海洋航行器的动力学约束问题，本发明不依赖于精确的无人海洋航行器模型，更加易于工程实现。本发明同时考虑了输入约束与状态约束，并采用滚动时域预测，建立优化目标函数，运用神经动力学优化求解得到满足约束条件的制导信号，使得控制信号满足无人海洋航行器的实际物理约束，从而大大提高无人海洋航行器的性能。
一种无人海洋航行动力学优化控制器结构设计方法

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