烟台大学姚立强获国家专利权
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龙图腾网获悉烟台大学申请的专利一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制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:CN120255331B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-02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:202510243156.0,技术领域涉及:G05B13/04;该发明授权一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制方法是由姚立强;徐绍君;崔明月;冯立康;吴昭景设计研发完成,并于2025-03-03向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制方法,包括:建立考虑外界干扰的全驱水面船舶系统模型;利用向量反推法设计时变控制增益和非时变控制增益结合的跟踪控制器;采用Lyapunov稳定性理论分析跟踪控制器的渐近跟踪性能和实用跟踪性能;分析跟踪控制器中包含时变控制增益的控制项和包含非时变控制增益的控制项的有界性,实现对全驱水面船舶的跟踪控制。本发明一方面基于未知有界的外界干扰,设计了一种包含时变控制增益的跟踪控制方法,用于实现系统的渐近跟踪性能和闭环系统的稳定性;另一方面,仅通过调整时变控制增益的取值,即可实现系统渐近跟踪或者实用跟踪的闭环性能。
本发明授权一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制方法在权利要求书中公布了:1.一种具有时变控制增益的全驱水面船舶跟踪控制方法,其特征在于,包括: 建立考虑外界干扰的全驱水面船舶系统模型; 将所述考虑外界干扰的全驱水面船舶系统模型表示为: 其中,表示地球坐标系下水面船舶的位置和姿态,表示水面船舶的位置,表示水面船舶的偏航角度,表示水面船舶的速度,表示水面船舶运行的线速度,表示偏航角速度,表示由水面船舶动力系统提供的驱动力和力矩,分别表示浪涌力,摇摆力和偏航力矩,惯性矩阵是正定对称矩阵,,,为旋转矩阵,满足,为阻尼矩阵,,其中,,;表示地球坐标系下来自外界环境的未知有界干扰对水面船舶带来的干扰加速度,,满足,为常数; 利用向量反推法设计时变控制增益和非时变控制增益结合的跟踪控制器; 给定的跟踪信号,引入如下坐标变换: 其中,表示虚拟控制; 选取,则: 其中,表示第一候选Lyapunov函数,为的导数;根据Young不等式,并结合得到: 设计虚拟控制,其中,控制器参数矩阵,,表示惯性矩阵的最小特征值,待设计的控制器参数矩阵,,控制器设计参数; 将改写为: 令,,则: 其中,表示Lyapunov函数,表示第二候选Lyapunov函数,为三阶矩阵,且,和; 根据Young不等式推知: 其中,表示惯性矩阵的最大特征值,时变控制增益参数,可调参数,表示时间; 将整理为下式: 将跟踪控制器表示为: 其中,表示包含时变控制增益的控制项,表示包含非时变控制增益的控制项,控制器参数矩阵,; 采用Lyapunov稳定性理论分析跟踪控制器的渐近跟踪性能和实用跟踪性能; 分析跟踪控制器的有界性,实现对全驱水面船舶的跟踪控制。
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