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1. 发明授权

CN113219978B 一种基于零阶保持器的船舶路径跟踪事件触发控制方法有权
公开(公告)号：CN113219978B
公开(公告)日：2024-02-02
申请号：CN202110518308.5
申请日：2021-05-12
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 褚生甲 , 李博 , 刘上 , 李纪强 , 韩军 , 董相君 , 张显库
IPC分类号： G05D1/43 , G05D109/30
摘要：本发明公开了一种基于零阶保持器的船舶路径跟踪事件触发控制方法，包括：利用零阶保持器储存上一触发时刻船舶状态向量、控制律及自适应律。根据获取的船舶状态信息和零阶保持器中储存的船舶状态信息构建简洁事件触发机制。当满足事件触发机制时，系统输出零阶保持器中储存的船舶状态向量、控制律及自适应律。当不满足事件触发机制时，控制器触发，零阶保持器中储存的船舶状态向量、控制律及自适应律更新并输出。从而，通过基于事件触发的容错机制解决船舶路径跟踪控制中通信通道受阻和执行器故障问题。

2. 发明授权

CN113485377B 双层虚拟引导机制的无人帆船自适应路径跟踪控制方法有权
公开(公告)号：CN113485377B
公开(公告)日：2023-11-17
申请号：CN202110938430.8
申请日：2021-08-16
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 李纪强 , 李博 , 韩军 , 褚生甲 , 姚明启 , 任鸿翔 , 张显库
IPC分类号： G05D1/02
摘要：本发明公开了一种双层虚拟引导机制的无人帆船自适应路径跟踪控制方法,包括：建立无人帆船的数学模型；构建双层虚拟引导的制导算法；构建艏向虚拟控制器，以降低艏向误差；构造比例积分滑模面，在所述艏向虚拟控制器中引入事件的触发机制，以获取事件触发虚拟控制律；构建考虑输入饱和限制的触发控制律，以实现考虑执行器饱和限制下无人帆船能够得到稳定的控制输入和控制输出。本发明针对无人帆船在时变风向和输入饱和限制下直线路径跟踪控制任务，提出了一种基于双层虚拟引导的无人帆船事件触发鲁棒自使用滑模控制方法，能够针对横风航行和迎/顺风航行分别实时规划参考信号，实现了无人帆船在时变风向下执行直线路径跟踪控制任务。

3. 发明公开

CN113359737A 一种考虑队形伸缩的船舶编队自适应事件触发控制方法审中-实审
公开(公告)号：CN113359737A
公开(公告)日：2021-09-07
申请号：CN202110671011.2
申请日：2021-06-17
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 刘上 , 李纪强 , 李博 , 韩军 , 唐浩云 , 董相君 , 张显库
IPC分类号： G05D1/02
摘要：本发明提出一种考虑队形伸缩的船舶编队自适应事件触发控制方法，包括以下步骤：根据航路点信息和计划航速，规划逻辑制导虚拟小船的参考信号；通过视距变量和视角变量对视距和视角进行滤波；根据虚拟小船运动学模型，计算自适应虚拟小船的速度向量和速度自适应律；跟随船按照所述速度向量和速度自适应律航行。本发明解决了现有领航跟随编队控制不能直接执行队形伸缩任务的缺陷，能够有效避免参考轨迹在伸缩时呈折线状骤变而引起的跟踪误差增大，这对船舶编队执行避障、通过受限区域、战舰变换队形作战等船舶工程任务具有十分重大的意义。

4. 发明授权

CN113485121B 一种分布式多船协同动力定位控制方法有权
公开(公告)号：CN113485121B
公开(公告)日：2024-04-16
申请号：CN202110888067.3
申请日：2021-08-03
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 姚明启 , 韩军 , 高申 , 褚生甲 , 尹勇 , 张显库
IPC分类号： G05B13/04
摘要：本发明公开了一种分布式多船协同动力定位控制方法，包括：S1、建立动力定位船舶的数学模型；S2、建立执行器故障模型；S3、计算分布式协同误差矢量以及姿态误差矢量和速度误差矢量；S4、计算引入零阶保持器后的分布式协同误差矢量；S5、计算事件触发误差；S6、计算分布式虚拟控制律；计算自适应律；S7、对所述执行器故障模型计算，控制船舶进行动力定位操作。本发明解决了传统单一船舶动力定位操作的局限性，能够在很大程度上提高作业效率，且能够执行一些更加复杂的工程任务。解决了传统动力定位控制算法中信道频繁占用的缺陷；解决了海船协同动力定位控制操作过程中执行器的未知故障问题。

5. 发明授权

CN113419428B 基于3D映射制导的机/船协同路径跟踪控制器设计方法有权
公开(公告)号：CN113419428B
公开(公告)日：2024-01-16
申请号：CN202110797422.6
申请日：2021-07-14
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 李纪强 , 韩军 , 褚生甲 , 李博 , 董相君 , 任鸿翔 , 张显库
IPC分类号： G05B13/04
摘要：本发明公开了一种基于3D映射制导的USV(Unmanned aerialvehicle)‑UAV(Unmanned aerial vehicle)协同路径跟踪自适应控制器设计方法，包括以下步骤：S1、建立无人船‑无人机协同的系统模型；S2、构建无人船和无人机之间的有效关联；S3、设计无人船‑无人机位置控制器和自适应律；S4、设计无人船‑无人机姿态控制器和自适应律；S5、控制无人船‑无人机实现协同路径跟踪控制任务。本发明能将水面参考路径信息等量映射到空间参考平面上，在无人船‑无人机之间构建有效关联，本发明能同时为无人船‑无人机系统进行控制器设计，并且采用模糊逻辑系统和动态面技术处理无人船‑无人机协同系统中的结构不确定项和计算爆炸问题。本发明能够提升无人船‑无人机在协同路径跟踪方面的自动(56)对比文件Zewei Zheng 等.Path Following of aSurface Vessel With PrescribedPerformance in the Presence of InputSaturation and ExternalDisturbances.IEEE/ASME TRANSACTIONS ONMECHATRONICS.2017,第22卷(第7期),第2564-2575页.Omid Mofid 等.Adaptive TerminalSliding Mode Control for Attitude andPosition Tracking Control of QuadrotorUAVs in the Existence of ExternalDisturbance.IEEE.2020,第3428 - 3440页.张显库等.无人船艇的发展及展望.航海技术.2015,第29-35页.Yong Ma 等.A Novel CooperativePlatform Design for Coupled USV-UAVSystems.IEEE Transactions on IndustrialInformatics.2019,第15卷(第9期),第4913-4922页.

6. 发明授权

CN112947375B 一种考虑未知死区的复合自适应容错控制器设计方法有权
公开(公告)号：CN112947375B
公开(公告)日：2023-08-25
申请号：CN202110182000.8
申请日：2021-02-09
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 姚明启 , 李博 , 刘上 , 韩军 , 张显库 , 李纪强 , 张卫东
IPC分类号： G05B23/02
摘要：本发明公开了一种考虑未知死区的复合自适应容错控制器设计方法，包括：建立船舶模型；根据船舶执行器的死区非线性特性建立死区模型，并结合船舶执行器的故障类型建立故障模型；基于鲁棒神经网络对船舶的速度变量进行估计；根据船舶实际速度与估计速度之间的误差来计算死区模型的死区参数以及执行器故障参数；根据死区参数构造死区逆模型对死区模型进行补偿；根据故障参数对故障模型进行补偿；计算死区模型和故障模型补偿后的控制律；根据控制律来调节船舶执行器的控制输入矢量，以控制船舶执行动力定位。本发明能够实现在具有未知死区的推进器出现未知故障的情况下继续保持动力定位任务的正常进行。

7. 发明公开

CN114609905A 一种船舶编队事件触发控制方法有权
公开(公告)号：CN114609905A
公开(公告)日：2022-06-10
申请号：CN202210217076.4
申请日：2022-03-07
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 刘上 , 李博 , 宋纯羽 , 李纪强 , 韩军 , 董相君 , 张显库
IPC分类号： G05B13/04
摘要：本发明公开了一种船舶编队事件触发控制方法，包括：S1、计算逻辑船舶的期望位置信号和期望艏向角；S2、获取船舶转向半径Rturn，设定船舶的内侧船转向半径Rmax、外侧船转向半径Rmin；确定船舶的参考转艏角速度；S3、根据船舶的期望位置信号和期望艏向角，使用径向基神经网络，设计权值估计器；S4、设计船舶控制器，船舶控制器用于控制船舶跟踪参考信号；S5、设计事件触发条件；S6、建立新的船舶模型。本发明缓和了控制器与驱动器之间通信信道的占用。通过引入径向基神经网络逼近模型不确定项，并导出权值估计器对位置神经权重在线更新，本发明采用的神经网络权值估计器随着触发条件离散更新，更够进一步节约控制系统的通信资源。

8. 发明公开

CN114488803A 基于事件触发的无人船/机鲁棒自适应神经协同控制方法审中-实审
公开(公告)号：CN114488803A
公开(公告)日：2022-05-13
申请号：CN202210061488.3
申请日：2022-01-19
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 李纪强 , 刘上 , 王力 , 韩军 , 董相君 , 章文俊 , 张显库
IPC分类号： G05B13/04
摘要：本发明公开了一种基于事件触发的无人船/机鲁棒自适应神经协同控制方法，包括：建立无人船‑无人机协同系统的非线性系统模型；设计无人船‑无人机协同系统的位置控制器和位置自适应律；获取无人船‑无人机协同系统的姿态参考信号；设计无人船‑无人机协同系统的姿态控制器和姿态自适应律；推导出无人机的转子角速度。本发明在LVS‑LVA制导框架下提出了一种基于实际输入触发的USV‑UAV鲁棒自适应神经协同控制算法，将无人船主机螺旋桨转速、无人船的舵角和转子角速度作为实际控制输入来执行USV‑UAV协同路径跟踪任务，并且采用事件触发机制降低了无人船‑无人机的实际控制输入对通信信道的占用。

9. 发明公开

CN113485377A 双层虚拟引导机制的无人帆船自适应路径跟踪控制方法有权
公开(公告)号：CN113485377A
公开(公告)日：2021-10-08
申请号：CN202110938430.8
申请日：2021-08-16
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 李纪强 , 李博 , 韩军 , 褚生甲 , 姚明启 , 任鸿翔 , 张显库
IPC分类号： G05D1/02
摘要：本发明公开了一种双层虚拟引导机制的无人帆船自适应路径跟踪控制方法,包括：建立无人帆船的数学模型；构建双层虚拟引导的制导算法；构建艏向虚拟控制器，以降低艏向误差；构造比例积分滑模面，在所述艏向虚拟控制器中引入事件的触发机制，以获取事件触发虚拟控制律；构建考虑输入饱和限制的触发控制律，以实现考虑执行器饱和限制下无人帆船能够得到稳定的控制输入和控制输出。本发明针对无人帆船在时变风向和输入饱和限制下直线路径跟踪控制任务，提出了一种基于双层虚拟引导的无人帆船时间触发鲁棒自使用滑模控制方法，能够针对横风航行和迎/顺风航行分别实时规划参考信号，实现了无人帆船在时变风向下执行直线路径跟踪控制任务。

10. 发明公开

CN113419428A 基于3D映射制导的USV-UAV协同路径跟踪自适应控制器设计方法有权
公开(公告)号：CN113419428A
公开(公告)日：2021-09-21
申请号：CN202110797422.6
申请日：2021-07-14
申请人：大连海事大学
发明人：张国庆 , 李纪强 , 韩军 , 褚生甲 , 李博 , 董相君 , 任鸿翔 , 张显库
IPC分类号： G05B13/04
摘要：本发明公开了一种基于3D映射制导的USV(Unmanned aerialvehicle)‑UAV(Unmanned aerial vehicle)协同路径跟踪自适应控制器设计方法，包括以下步骤：S1、建立无人船‑无人机协同的系统模型；S2、构建无人船和无人机之间的有效关联；S3、设计无人船‑无人机位置控制器和自适应律；S4、设计无人船‑无人机姿态控制器和自适应律；S5、控制无人船‑无人机实现协同路径跟踪控制任务。本发明能将水面参考路径信息等量映射到空间参考平面上，在无人船‑无人机之间构建有效关联，本发明能同时为无人船‑无人机系统进行控制器设计，并且采用模糊逻辑系统和动态面技术处理无人船‑无人机协同系统中的结构不确定项和计算爆炸问题。本发明能够提升无人船‑无人机在协同路径跟踪方面的自动性。

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