大连海事大学单麒赫获国家专利权
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龙图腾网获悉大连海事大学申请的专利基于模糊系统的无人船动力定位积分滑模容错控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116627032B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-27发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211627779.0,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权基于模糊系统的无人船动力定位积分滑模容错控制方法是由单麒赫;王扬;李铁山;郝立颖;滕菲;陈俊龙设计研发完成,并于2022-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于模糊系统的无人船动力定位积分滑模容错控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于模糊系统的无人船动力定位积分滑模容错控制方法,包括以下步骤:建立执行器故障下的无人船运动的数学模型;建立与之对应的无人船T‑S模糊模型;基于构建的无人船T‑S模糊模型,构造带有故障信息的积分滑模面;结合性能指标的定义与相关引理,证明系统的滑模动态具有渐近稳定性。针对无人船的T‑S模糊模型中的非线性项,采用模糊逻辑方法去逼近未知光滑非线性项;基于构造的带有故障信息的积分滑模面,选取合适的李雅普诺夫函数,设计容错控制器和自适应律,并证明系统的可达性。本发明能解决无人船的T‑S模型的分辨率和复杂性之间难以平衡的问题,而且还可以保证系统从初始阶段具有鲁棒性。
本发明授权基于模糊系统的无人船动力定位积分滑模容错控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于T-S模糊模型的无人船动力定位积分滑模容错控制方法,其特征在于,包括以下步骤: 对无人船运动状态进行分析、结合推进器故障模型建立推进器故障下的无人船运动数学模型; 根据无人船运动数学模型、建立与该模型对应的无人船T-S模糊模型; 基于无人船T-S模糊模型,构造带有故障信息的积分滑模面; 结合性能指标的定义和相关引理,证明无人船T-S模糊模型的滑模动态具有渐近稳定性; 采用模糊逻辑方法对无人船T-S模糊模型中的非线性项进行逼近; 选取合适的李雅普诺夫函数,设计容错控制器和自适应律,构造带有故障信息的积分滑模面并证明无人船T-S模糊模型的可达性; 所述建立无人船T-S模糊模型具体过程如下: 对所述无人船运动数学模型进行等效改写; 选择作为模糊规则的前件变量,从而得到无人船T-S的模糊模型,经过一系列运算得到如下T-S模糊无人船全局模型: 其中,,和是模糊集,是控制输出,; 所述积分滑模面如下: 其中,是一个满足条件的自由设计的矩阵,是未知执行器失效水平的估计矩阵; 证明无人船T-S模糊模型的滑模动态具有渐近稳定性时: 对积分滑模面进行求导,获得 令,则得到等效控制为 回代无人船T-S模糊模型方程获得 令,由定义及相关引理,获得如下定理 如果存在以及矩阵,使得对于构造的积分滑模面有如下不等式成立,则从初始时间就存在渐近稳定的滑模动力学且性能指标不大于正标量 利用模糊逻辑方法逼近无人船T-S模糊模型中的未知光滑函数,利用模糊逻辑方法得到如下等式 其中,是未知可调的参数向量,是模糊基函数向量,选择高斯函数以便未来基向量是正的,并且是逼近误差,它的界是未知常数,即得到下面的不等式 无人船T-S模糊模型的积分滑模控制器由以下两个部分组成 其中, 在上式中,和,项是用来抑制扰动的,而是一个设计的不连续的控制行为来补偿执行器故障和拒绝非线性项,迫使系统状态维持在本方法所构造的积分滑模面上,令是一个正参数,是倒数的估计,即,,且 其中,是矩阵的最小特征值,参数和分别为权值矩阵,重构误差上界,故障失效因子,卡死故障上界并且扰动上界,是任意正标量; 其中自适应律设计如下: 其中,和分别是和的有界初始值,常数和是正的设计参数; 为了分析可达性,构造Lyapunov函数: 令,则有 其中,,对所述Lyapunov函数求导,并将构造的积分滑模面、模糊逻辑逼近器、自适应律和控制律所带入Lyapunov函数求导后的公式,得到: 从上式得到是时间的非增函数且,所以,当时,存在,对上式两边进行积分运算,得到,其中,,当时,有,所以,,即是一致连续函数,再结合Barbalat引理,系统轨迹将保持在积分滑动面上。
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