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申请/专利权人：哈尔滨理工大学

摘要：一种基于预设性能的无人水面船对接控制方法，涉及船舶运动控制技术领域。本发明是为了保证无人水面船能够安全且智能的实现对接。本发明所述的一种基于预设性能的无人水面船对接控制方法采用的预设性能控制方法，在对接过程中引入了运动学约束及动力学约束，提高了无人水面船对接操作的安全性、智能性。同时，本发明还引入一类指定时间性能函数来构建性能边界，能够使跟踪误差在任务给定的指定时间收敛到零。

主权项：1.一种基于预设性能的无人水面船对接控制方法，其特征在于，具体包括：在对接船向被对接船逼近的过程中向对接船施加运动学约束和动力学约束；向位姿跟踪误差施加基于指定时间性能函数的暂稳态性能约束，所述位姿跟踪误差为对接船的实际位姿与期望对接位姿之差；所述向位姿跟踪误差施加基于指定时间性能函数的暂稳态性能约束，包括： 其中，为在坐标系下的位置误差，为艏向角误差，和Pη1分别为的性能函数上界和下界，和Pη2分别为的性能函数上界和下界，和Pη3分别为的性能函数上界和下界，且表达式分别如下： ks1和ko1均为位置性能边界调节参数，选取规则为：若则ks1＝1，否则ks1＝0；ko1用于设置的最大超调量，若ko1允许超调，则ko1∈0,1]，否则ko1＝0，当时，ko1≠0；ks2和ko2均为艏向性能边界调节参数，选取规则与ks1和ko1相同；指定时间性能函数Γt＝[Γ1t,Γ2t,Γ3t]T，且有： 其中，t为时间，j＝0,1,2,3,4，ai,j为参数，当j＝0时ai,0的选取条件为： lac为接近走廊的长度，Γi,s和tl分别为指定时间性能函数的稳态值和稳定时间； 为在坐标系下对接船的位置坐标，为在坐标系下被对接船的位置坐标，为运动学约束中接近走廊的最大半角，对视觉敏感器的视域最大半开角；将所述暂稳态性能约束整合到无人水面船闭环对接控制过程中，建立基于所述位姿跟踪误差的误差转换函数；给定速度阶跟踪误差的可允许最大限制，建立基于滤波误差向量f的误差转换函数；基于所述误差转换函数构建障碍李雅普诺夫函数，并对该障碍李雅普诺夫函数求一阶导数，获得： 利用径向基函数神经网络逼近中的参数不确定项L·，获得||L·||≤bTΘ；设计自适应律对未知时变向量b进行估计，进而根据b的估计值以及中间变量uf设计时变增益qt；利用所述时变增益qt构建自适应对接控制律：τ＝-qtZf；根据自适应对接控制律获得对接船的控制输入量τ，利用该控制输入量τ控制对接船完成无人水面船的对接控制；以上公式中参数定义如下：c0为权重参数，εη为位置转换误差，εf为滤波转换误差，k1为大于0的常数，已知向量Θ＝[||κX||,1]T，κX为高斯基函数向量，中间变量uf、Λf、Λη、Zf和Nf的表达式分别如下： 和Pηi分别为的性能函数上界和下界，和Pfi分别为fi的性能函数上界和下界，i＝1,2,3，滤波误差向量f＝[f1,f2,f3]T，位姿跟踪误差

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