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龙图腾网恭喜大连海事大学申请的专利一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向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：CN119311011B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01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：202411859841.8，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法是由王文新;王托托;程之易;孙乐钰;柳旭;张雅楠设计研发完成，并于2024-12-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法，S1：设定非线性船舶运动数学模型；S2：确定参考航向；S3：设计航向误差虚拟控制器以镇定航向误差；S4：简化航向误差虚拟控制器；S5：设计转向角虚拟控制器以镇定转向角误差并处理第一未知控制增益；S6：简化转向角虚拟控制器；S7：设计航向保持器，以处理非线性船舶运动数学模型中的第二未知控制增益并约束实际舵角。本发明引入Nussbaum函数解决控制增益方向未知的问题，同时避免控制器在面对复杂动态时可能出现的奇异性问题；利用李雅普诺夫函数对舵角进行约束，降低了舵机的转向频率和能量消耗；最终实现在未知控制增益和舵角约束条件下的精确航向控制，提高船舶航行的安全性和可靠性。

本发明授权一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法在权利要求书中公布了：1.一种具有未知控制增益的舵角约束船舶航向控制方法，其特征在于，具体步骤包括：S1：设定具有死区的非线性船舶运动数学模型；S2：设定参考模型，并结合给定的船舶命令航向初始值确定参考航向；S3：基于非线性船舶运动数学模型的实际航向和所述参考航向得到航向误差，并根据所述航向误差设计航向误差虚拟控制器以镇定航向误差；S4：引入第一一阶滤波器简化所述航向误差虚拟控制器，同时利用径向基函数对非线性船舶运动数学模型中的第一非线性项进行近似处理；S4中，引入第一一阶滤波器简化所述航向误差虚拟控制器，同时利用径向基函数对非线性船舶运动数学模型中的第一非线性项进行近似处理的过程为：让航向误差虚拟控制器αr通过时间常数为τr的第一一阶滤波器βr，表示为： 式中，为βr的一阶导；计算滤波误差为：yr＝βr-αr根据公式9可知，yr的微分表达式为： 式中，Br·是一个连续函数，其最大值为Mr；为yr的一阶导；为αr的一阶导；利用径向基函数将第一非线性项fr近似为：fr＝SrrArr+εr＝SrrArre+βr+εr＝SrrArβr+brSrrwr+εr14其中，br＝||Ar||；则；引入鲁棒神经阻尼技术，得到： 式中，Ar为权矩阵；Srr为径向基函数神经网络向量；εr为具有上界的未知随机误差常数；S5：基于非线性船舶运动数学模型中的实际转向角速度与第一一阶滤波器得到转向角速度误差，根据转向角误差并结合Nussbaum函数设计转向角虚拟控制器，以镇定转向角误差以及处理非线性船舶运动数学模型中的第一未知控制增益；S5中，基于非线性船舶运动数学模型中的实际转向角速度与第一一阶滤波器得到转向角速度误差，根据转向角误差并结合Nussbaum函数设计转向角虚拟控制器的过程为：定义转向角速度误差为：re＝r-βr16式中，βr为第一一阶滤波器；r为实际转向角速度；对上式求导得到： 式中，为re的一阶导；dwr是未知的扰动；g2为第一未知控制增益；δ是实际舵角；根据14和15进一步得到： 考虑到第第一未知控制增益g2的符号未知，因此采用Nussbaum函数来处理这一问题，设计转向角虚拟控制器和自适应控制律为： 式中，c2，Γ21，Γ22，σ12，σ22是人为设置的参数；N为Nussbaum函数；Srr为径向基函数神经网络向量；是的的估计值，且为的一阶导；是的一阶导；S6：引入第二一阶滤波器简化所述转向角虚拟控制器，同时利用径向基函数对非线性船舶运动数学模型中的第二非线性项进行近似处理；S7：基于非线性船舶运动数学模型中的实际舵角与第二一阶滤波器得到舵角误差，根据舵角误差并结合Nussbaum函数和障碍李雅普诺夫函数设计航向保持器，以处理非线性船舶运动数学模型中的第二未知控制增益并约束实际舵角；S8：判断是否达到设定的仿真时间，若是，则完成航向保持任务，否则，重复步骤S3-S7。

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