买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种水面无人船云台控制方案设计方法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：CN115877875B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04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：202211419005.9，技术领域涉及：G05D3/12；该发明授权一种水面无人船云台控制方案设计方法是由许晖;张伟设计研发完成，并于2022-11-14向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种水面无人船云台控制方案设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种水面无人船云台控制方案设计方法，为了使三轴稳定云台适应不同海况下的稳定性任务，在不同海况下设计两种不同的控制方式，在高等级海况条件下使用AR预测模型对海浪环境的预测得到的角度值进行闭环角度补偿，并且在对无刷直流电机的驱动控制方式上，在FOC三闭环的控制基础上加入位置环模糊PID自适应控制，让伺服控制更加平滑和精准。

本发明授权一种水面无人船云台控制方案设计方法在权利要求书中公布了：1.一种水面无人船云台控制方案设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1：设定水面无人船云台为三轴稳定云台，其无刷直流电机控制方式为矢量控制FOC算法； 步骤2：在FOC算法三闭环中加入模糊PID控制； 步骤2-1：使用拉普拉斯域计算PI增益参数，电流调节器的开环增益为： 式中，Kp-ACR-dq表示电流环比例系数，KI-ACR表示电流环积分系数，Ldq表示变换后的定子磁链，ωB-ACR表示电机角速度，Rs表示无刷直流电机定子电阻； 设KPKI＝RsLs，则根据开环幅频特性，得到PI参数： 式中，Ls表示电机定子磁链，KP表示所求比例系数，KI表示所求积分系数，KP-ACR表示所求电流环比例系数，T表示控制周期； 速度环拉普拉斯域PI参数设定方式为： 其中F表示阻力系数，J表示转动惯量，ωB-ASR表示速度调节器通带宽度，单位是rads； 步骤2-2：模糊PID将目标值与输出值的误差和误差的变化率作为模糊控制器的输入，模糊控制器先对输入进行模糊化处理，接着进行模糊推理，最后把模糊推理的结果进行去模糊处理输出PID控制器的三个参数KP、KI、KD，从而实现对PID控制器参数的自适应整定； 步骤3：对水面无人船云台机体进行姿态预测，达到与海浪同步补偿； 云台载体即水面无人船在波浪中的运动采用刚体在空间中六个自由度的运动进行描述；载体的纵向运动，包括纵荡、垂荡和纵摇，载体的横向运动，包括横摇、横荡和首摇；横摇和纵摇对载体的影响远大于横荡、纵荡、首摇和垂荡运动，因此忽略横荡、纵荡、首摇和垂荡运动； 步骤3-1：在横摇运动中，载体的运动是线性运动系统，其输入量为波倾角αt，输出量为载体横摇角θt；载体存在着横摇角θ及其角速度和角加速度按照牛顿第二定律得到载体横摇运动的微分方程为： 式中，Jθ表示云台载体绕着Gx轴的转动惯量，ΔJθ表示载体由载体运动角速度引起的流体质量对Gx轴的横摇附加转动惯量，D为载体的排水量，h为云台载体的横稳性中心高，Nθ为横摇阻尼系数，Mθ为横摇扰动力矩，与随机波浪的运动有关； 类比船舶在波浪上的横摇运动，估计： 其中ρθ为横摇惯性半径，其值与载体大小成正比； 因为载体横摇力矩由波浪产生的复原扰动力矩和阻尼扰动力矩以及载体附加质量产生的惯性扰动力矩组成，则表示为： 式中，α表示横摇运动中的波倾角； 又令ωθ为载体横摇固有角频率，为横摇阻尼因子，其值为 则 对式8进行拉普拉斯变换，得到载体横摇运动的传递函数： 设定波倾角的修正参数为σ，σ1，波浪对载体的横摇波倾角表示为： α0＝σα10 空间中固定点波浪倾角数学模型表示为： 式中：ωn为波浪角的频率，εn为0～2π之间分布随机的初相位，Sαω为波频的角谱；则波浪对载体的波倾角为： 对于纵摇，采用与上述横摇同样的方法得到分析结果； 步骤3-2：通过载体与海浪倾角之间的传递关系实现对云台载体倾角的预测，实现对云台的预先稳定控制； 建立预测模型为平稳时间预测模型，即AR预测模型，首先预测横倾角，对n个样本海浪横倾角X1,X2,…Xn数据建立自回归模型： 式中，m表示自回归模型的阶数，ai表示自回归系数，εt表示模型校正值； 若要使用n个数据进行拟合统计预测AR模型，首先确定模型的阶数；已知样本X的协方差阵为： 协方差阵和自回归模型参数之间的关系为： 通过K-L信息量及其AIC准则确定模型阶数，其中K-L信息量定义为： 其中AIC准则为： 确定K-L信息量和AIC准则最小时则确定了预测模型的阶数； 之后对估计到的自回归系数计算模型方差，方差符合预设条件后将预测模型加入云台控制器中。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学，其通讯地址为：710072 陕西省西安市友谊西路；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。