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申请/专利权人：渤海大学

摘要：本发明涉及了一种具有输入饱和的多水面船舶有限时间动态面编队控制方法，首先，利用视线制导法设计了欠驱动领导船的参考前进速度和参考航向角，并为欠驱动领导船设计了有限时间控制器；然后，利用欠驱动领导船与全驱动跟随船之间的位置关系，构造了全驱动跟随船的参考路径；在欠驱动领导船的速度已知的情况下，为全驱动跟随船设计了有限时间控制器，利用有限时间扰动估计器去估计欠驱动领导船与全驱动跟随船所受到的扰动；滤波器的使用避免了对虚拟控制器重复微分所导致的计算复杂度问题。

主权项：1.一种具有输入饱和的多水面船舶有限时间动态面编队控制方法，其特征是：包括如下步骤：S1：建立欠驱动领导船的数学模型，根据欠驱动领导船执行器的输入饱和特性，建立欠驱动领导船的输入饱和模型；建立全驱动跟随船的数学模型，根据全驱动跟随船执行器的输入饱和特性，建立全驱动跟随船的输入饱和模型；S2：根据欠驱动领导船的位置和已知的二维平面参考路径获得欠驱动领导船的路径跟踪误差，进而获得跟踪误差动态，基于跟踪误差动态获得欠驱动领导船的参考前进速度；根据切向角、欠驱动领导船的参考前进速度和跟踪误差动态获得欠驱动领导船的参考航向角；S3：构建欠驱动领导船的有限时间扰动估计器来估计欠驱动领导船的前进方向所受到的扰动、由横向方向所受到的扰动与欠驱动领导船的横漂速度所组成的复合扰动和航向方向所受到的扰动，获得其三个扰动的估计值；构建欠驱动领导船的输入饱和辅助系统，以补偿欠驱动领导船输入饱和的影响；根据欠驱动领导船的参考前进速度构建欠驱动领导船的有限时间一阶滤波器A，以估计欠驱动领导船的参考前进速度，获得欠驱动领导船的参考前进速度估计值；根据欠驱动领导船的参考航向角构建欠驱动领导船的有限时间一阶滤波器B，以估计欠驱动领导船的参考航向角，获得欠驱动领导船的参考航向角估计值；根据欠驱动领导船的参考前进速度估计值获得欠驱动领导船的速度误差；根据欠驱动领导船的参考航向角估计值获得欠驱动领导船的航向角误差；根据欠驱动领导船的航向角误差和欠驱动领导船的输入饱和辅助系统获得欠驱动领导船的参考航向角速度；根据欠驱动领导船的参考航向角速度和欠驱动领导船的输入饱和辅助系统获得欠驱动领导船的参考航向角速度误差；根据欠驱动领导船的参考航向角速度构建欠驱动领导船的有限时间一阶滤波器C，以估计欠驱动领导船的参考航向角速度的导数值，获得欠驱动领导船的参考航向角速度的导数估计值；S4：基于欠驱动领导船的扰动的估计值、欠驱动领导船的速度误差、欠驱动领导船的航向角误差、欠驱动领导船的输入饱和辅助系统和欠驱动领导船的参考航向角速度的导数估计值，利用反步控制方法设计欠驱动领导船路径跟踪控制器；S5：构建全驱动跟随船的有限时间扰动估计器来估计全驱动跟随船所受到的复合扰动，获得全驱动跟随船复合扰动的估计值；S6：基于全驱动跟随船的参考位置和参考航向角向量获得全驱动跟随船的位置和航向角误差；构建全驱动跟随船虚拟控制器，针对全驱动跟随船虚拟控制器构建全驱动跟随船的有限时间一阶滤波器，以估计全驱动跟随船虚拟控制器和虚拟控制器的导数值，获得全驱动跟随船虚拟控制器的估计值和全驱动跟随船虚拟控制器的导数估计值；构建全驱动跟随船的输入饱和辅助系统以补偿全驱动跟随船输入饱和的影响；根据全驱动跟随船的速度、全驱动跟随船的输入饱和辅助系统和全驱动跟随船虚拟控制器的估计值，获得全驱动跟随船的速度误差；S7：基于全驱动跟随船的位置和航向角误差、全驱动跟随船的速度误差、全驱动跟随船的速度、全驱动跟随船的输入饱和辅助系统、全驱动跟随船的复合扰动的估计值和全驱动跟随船虚拟控制器的导数估计值，利用反步控制方法构建全驱动跟随船路径跟踪控制器；S8：基于欠驱动领导船路径跟踪控制器和全驱动跟随船路径跟踪控制器，在有外部扰动和输入饱和的情况下，控制多水面船舶实现有限时间动态面编队控制任务。

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权利要求：

百度查询： 渤海大学 具有输入饱和的多水面船舶有限时间动态面编队控制方法