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龙图腾网恭喜哈尔滨理工大学申请的专利基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统设计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：CN115686008B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-08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：202211330354.3，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统设计是由刘彩云;韩旭;陈兴华;佟海艳设计研发完成，并于2022-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统设计在说明书摘要公布了：本发明提供的是一种基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统DynamicPositioningAssistedMooring，简称DPAM设计方法。包括锚泊系统1、指令滤波控制器2、推进器系统3、位置参考系统4、传感器系统5、DPAM船舶6、有限时间干扰观测器7、显控计算机8、导引系统9、张力传感器10等。本发明采用指令滤波反步法设计控制器，避免了对虚拟控制律复杂的求导运算过程，有效的提高了船舶动力定位系统的的定位精度。同时，借助非线性有限时间干扰观测器对时变海洋环境干扰做出有限时间估计，存在外界干扰的情况下系统能够获得到较好的控制效果。

本发明授权基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统设计在权利要求书中公布了：1.基于指令滤波反步法的船舶动力定位辅助锚泊系统，包括锚泊系统1、指令滤波控制器2、推进器系统3、位置参考系统4、传感器系统5、DPAM船舶6、有限时间干扰观测器7、显控计算机8、导引系统9、张力传感器10；其特点是：传感器系统5实时采集DPAM船舶6的位置和角度信息，简称位姿信息η，并将采集到的位姿信息先后传递给位置参考系统4和显控计算机8；显控计算机8实时显示船舶的实际位姿信号并将期望位姿阶跃信号ηd0传递给导引系统9；导引系统9对期望位姿阶跃信号ηd0进行处理，得到连续的期望位姿信息ηd和其一阶、二阶导数并传递给指令滤波控制器2；锚泊系统1的锚缆对DPAM船舶6产生锚泊力τm，并通过张力传感器10传递给有限时间干扰观测器7；有限时间干扰观测器7对时变海洋环境干扰进行估计，得到时变海洋环境干扰估计值并传递给指令滤波控制器2；指令滤波控制器2构造虚拟信号βi和虚拟控制量αi，对期望位姿阶跃信号ηd进行计算得到各跟踪误差ei；构造误差补偿信号θ1，θ2，θ3，并传递给各跟踪误差补偿向量系统输出各跟踪误差补偿向量s1，s2，s3；时变海洋环境干扰估计值和虚拟信号βi进行指令滤波控制，得到推进器系统3的控制指令τc；推进器系统3根据指令滤波控制器2输出的控制指令τc对DPAM船舶6进行控制，使船舶运动到期望的位置和艏向；考虑到外界环境干扰与船舶推进器动态特性，动力定位系统的三自由度数学模型如下： 其中η＝[xyψ]T是大地坐标系下船舶的位置和艏向；υ＝[uvr]T是船体坐标系下船舶的速度向量；τ∈R3是推进系统产生的力及力矩；τd∈R3表示由风、流、海浪作用在船舶上产生的干扰力和力矩组成的向量；τm∈R3表示锚泊系统产生的力；矩阵A∈R3×3和B∈R3×3为对角阵，τc∈R3是控制指令；M∈R3×3是惯性质量矩阵；Cv∈R3×3是科里奥利及向心力矩阵；Dv∈R3×3是阻尼矩阵；Rψ∈R3×3为旋转矩阵，具体表示为： 锚泊系统锚缆提供的力和力矩表示为： 式中，Fi表示第i根锚缆的水平张力；bi是第i根锚缆与大地坐标系下X轴的夹角；xi,yi是表示船舶到锚的固定点之间的距离分解在船体坐标系Xb轴和Yb轴上的投影，锚泊系统提供的锚泊力表示为：τm＝[τXτYτZ]T有限时间干扰观测器具体形式为： 其中和分别为v和τd的估计值，并将设计为如下形式 其中K1∈R3×3和K2∈R3×3为待设计的正定对角观测器增益矩阵；函数sigδ·定义为sigσ·＝|·|σsign·，sign为符号函数，0σ1；正常数σ1和σ2满足0.5≤σ11和σ2＝2σ1-1；定义各跟踪误差为：e1＝x1-ηde2＝x2-α1e3＝x3-α2式中ηd是期望位姿和艏向；x1＝η，x2＝Rψv，x3＝RψM-1τ，α1＝[α11,α12,α13]T，α2＝[α21,α22,α23]T是由指令滤波器产生的虚拟控制量；定义补偿跟踪误差信号为：s1＝e1-θ1s2＝e2-θ2s3＝e3-θ3其中补偿信号θii＝1,2,3定义为： 式中L1、L2、L3为正定对角阵数；g1＝1、g2＝1、再通过反步法构造虚拟控制器： 其中，控制律为τc，由有限时间干扰观测器得到；α1，和α2，由如下形式滤波器输出： 其中ζ为滤波器阻尼比，ωn为滤波器频率。

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