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申请/专利权人：大连海事大学

摘要：本发明公开了一种基于改进LVS制导的无人帆船动态事件触发控制方法，包括：建立无人帆船的非线性数学模型；获取改进的LVS制导律，以获取无人帆船的参考航向角；获取无人帆船的航向角误差；建立航向角虚拟控制器；获取艏摇方向动力学误差；建立触发控制律，获取无人帆船的控制律和自适应律，以对无人帆船进行控制。本发明通过改进的LVS制导律，解决了无人帆船制导结构存在参考艏向信号不连续特点，同时能够在横风和非横风航行状态下实现良好的跟踪效果，帆船能够沿着平缓的弧形路径航行。能够实现时变风向下无人帆船有效执行路径跟踪控制任务。动态事件触发技术还能够降低受外界扰动引起的控制输入频繁抖振现象，提高了控制算法的鲁棒性。

主权项：1.一种基于改进LVS制导的无人帆船动态事件触发控制方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：建立无人帆船的非线性数学模型；S2：获取改进的LVS制导律，以获取无人帆船的参考航向角ψd；所述S2中，获取改进的LVS制导律的获取方法如下：获取横风区域的实船到横风虚拟船的参考航向角ψv如下： 式中，xe＝xr2-x2为实船到横风虚拟船的横坐标位置误差；ye＝yr2-y2为实船到横风虚拟船的纵坐标位置误差，xr2为横风虚拟船的位置横坐标；x2为实船位置横坐标；yr2为横风虚拟船的位置纵坐标；y2为实船位置纵坐标；将无人帆船的非线性数学模型进行简化，于是，ψd＝ψv4式中：ψd表示无人帆船的参考航向角；引入非横风虚拟船模型NCVS，获取直线路径期望参考艏向信号如下:ψnt＝ψtw-π·sgnψtw-ct·χ15式中:ψnt表示直线路径期望参考艏向信号；ψtw为NCVS的实际风向；χ1为NCVS的顶风区范围；ct表示当前时间点的被引入实现转向操纵的符号函数，其中，ψr为NCVS的期望航向角；dc1是距离阈值；ct-1表示上一时间点的被引入实现转向操纵的符号函数；获取无人帆船的参考航向角ψd如下： 式中：θ1表示无人帆船第一次转向的角度；θ2表示无人帆船第二次转向的角度；θ3表示无人帆船第三次转向的角度；t11表示无人帆船第一次转向开始的时间；t12表示无人帆船第一次结束的时间；t21表示无人帆船第二次转向开始的时间；t22表示无人帆船第二次结束的时间；t31表示无人帆船第三次转向开始的时间；t32表示无人帆船第三次结束的时间；S3：根据所述无人帆船的非线性数学模型和无人帆船的参考航向角ψd，获取无人帆船的航向角误差ψe；S4：根据所述无人帆船的航向角误差ψe，建立航向角虚拟控制器；S5：根据所述航向角虚拟控制器，获取艏摇方向动力学误差re；S6：根据所述艏摇方向动力学误差re，建立触发控制律，获取无人帆船的控制律和自适应律，以对无人帆船进行控制；所述触发控制律包括舵角的触发控制律和帆角的触发控制律；所述S6中，所述舵角的触发控制律建立如下：获取时变的舵角输入信号： 式中，δrt表示时变的舵角输入信号；δrtk表示当前触发点下的舵角输入信号；tk表示当前触发点时间；tk+1表示下一触发点时间；所述舵角的触发控制律为： 式中，为舵角触发误差；舵角触发阈值参数是舵角动态阈值参数，h2是舵角静态阈值参数，是舵角常数参数；所述S6中，所述无人帆船的控制律和自适应律获取方法如下：获取舵角执行器的控制信号如下： 式中，表示舵角输入信号大于等于0时的触发范围界定参数；表示舵角输入信号小于0时的触发范围界定参数；δrt表示时变的舵角输入信号；表示舵角触发阈值参数；表示舵角常数参数；获取无人帆船的控制律δrtk和自适应律如下： 式中，δrtk为无人帆船的舵角控制律；为的估计值；表示舵角学习参数；αN表示设计的中间控制律；kN表示控制器参数，krn表示鲁棒神经阻尼参数，Z表示鲁棒神经阻尼项；是大于零的第一自适应参数；σN是大于零的第二自适应参数；表示学习参数的初始值；re表示艏摇方向动力学误差；βr表示航向角虚拟控制器的一阶滤波信号；Fr·表示表示舵机执行器的增益函数；所述S6中，所述帆角的触发控制律建立如下： 式中，δst表示时变的帆角输入信号；δstk表示当前触发点下的帆角输入信号；tk表示当前触发点时间；tk+1表示下一触发点时间；所述帆角的触发控制律为： 式中，帆角触发阈值参数ι1是帆角动态阈值参数，ι2是帆角静态阈值参数，是帆角常数参数。

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