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龙图腾网获悉桂林航天工业学院申请的专利一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队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：CN115903824B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-03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：202211521086.3，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队控制方法是由曹志斌;孙山林;韦成业设计研发完成，并于2022-11-30向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队控制方法，建立无人船运动动力学模型，并建立领航者无人船、以及各跟随者无人船分别所对应固定时间干扰观测器，用于进行在线观测与补偿；进而构建能使多无人船在固定时间形成稳定编队的反步控制方法，通过反步技术构建跟踪子级系统对应领航者无人船的控制器，用于控制领航者无人船跟踪虚拟领航者无人船，以及构建编队子级系统对应各跟随者无人船的控制器，用于控制各跟随者无人船编队跟踪领航者无人船，所设计两控制器具有较良好的收敛性，可使整个编队系统稳定并且达到预期性能要求；并在设计中引入预设性能控制技术，确保编队系统在存在外界干扰的情况下使无人船之间依然保持较好的相对位置偏差，使整体编队构型稳定。

本发明授权一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队控制方法在权利要求书中公布了：1.一种基于反步技术的多无人船固定时间分布式编队控制方法，其特征在于：基于预设虚拟领航者无人船期望轨迹，实时执行如下步骤，实现包含1个领航者无人船和各跟随者无人船的分布式编队的协同控制； 步骤A.针对虚拟领航者无人船、领航者无人船、以及各跟随者无人船，建立惯性坐标系下分别对应的运动动力学模型，然后进入步骤B； 步骤B.根据虚拟领航者无人船、领航者无人船、以及各跟随者无人船分别在惯性坐标系下的运动动力学模型，建立领航者无人船、以及各跟随者无人船分别所对应固定时间干扰观测器，用于针对无人船在编队过程中所受不确定动态干扰导致的系统稳定性欠佳问题，进行在线观测与补偿，然后进入步骤C； 上述步骤B中，根据预设虚拟领航者无人船、领航者无人船、以及各跟随者无人船分别在惯性坐标系下的运动动力学模型，结合分布式编队中无人船的数量，，以及对应领航者无人船、对应各跟随者无人船，按如下操作，建立领航者无人船、以及各跟随者无人船分别所对应固定时间干扰观测器； 建立领航者无人船、以及各跟随者无人船分别对应前向速度通道的固定时间干扰观测器如下： ； 式中，表示第个无人船在船体坐标系中的前向速度，表示的估计值；表示第个无人船在船体坐标系中对应前向运动过程受到的干扰，为的估计值，表示第个无人船的前进控制量，为的估计值误差，、、、、均为第个无人船在惯性坐标系中对应前向运动过程的预设可调参数，且、、，，，为符号函数； 并建立领航者无人船、以及各跟随者无人船分别对应偏航角速度通道的固定时间干扰观测器如下： ； ，表示第个无人船在惯性坐标系中与X轴的夹角，即第个无人船在惯性坐标系中的航向角，为的估计值；表示第个无人船在在船体坐标系中对应偏航角运动过程受到的干扰，为的估计值，表示第个无人船的转向控制量，为的估计值误差，、、、、均为第个无人船在惯性坐标系中对应偏航角运动过程的预设可调参数，且、、0，、； 步骤C.基于虚拟领航者无人船与领航者无人船所对应的跟踪子级系统，根据预设虚拟领航者无人船、领航者无人船分别在惯性坐标系下的运动动力学模型，构建跟踪子级系统对应领航者无人船的控制器，用于控制领航者无人船跟踪虚拟领航者无人船，然后进入步骤D； 步骤D.基于领航者无人船、以及各跟随者无人船所对应的编队子级系统，根据领航者无人船、以及各跟随者无人船分别在惯性坐标系下的运动动力学模型，构建编队子级系统对应各跟随者无人船的控制器，用于控制各跟随者无人船编队跟踪领航者无人船； 上述述步骤D中，基于分布式编队中无人船的数量，以及，当对应各跟随者无人船时，结合领航者无人船、以及各跟随者无人船所对应的编队子级系统，首先定义各跟随者无人船与领航者无人船之间的编队跟踪误差如下： ； 表示各跟随者无人船编队对应位置回路的跟踪误差矩阵，表示第个跟随者无人船在X轴方向上对应位置回路的编队跟踪误差，表示第个跟随者无人船在Y轴方向上对应位置回路的编队跟踪误差，表示第个跟随者无人船在航向角上对应位置回路的编队跟踪误差，表示第个跟随者无人船在惯性坐标系中的位置矢量，表示领航者无人船在惯性坐标系中的位置矢量，表示各跟随者无人船在相对位置坐标系下与领航者无人船之间的相对位置偏差矩阵，表示各跟随者无人船在相对位置坐标系X轴方向上与领航者无人船之间的相对位置偏差，表示各跟随者无人船在相对位置坐标系Y轴方向上与领航者无人船之间的相对位置偏差，表示各跟随者无人船在相对位置坐标系航向角上与领航者无人船之间的相对位置偏差； 接着引入如下性能函数如下： ； 构成预设性能控制器，其中，表示第个跟随者无人船在船体坐标系中的前向速度；用于设定第个跟随者无人船所对应预设性能的上界和下界，当时，取定义为预设性能上界，当时，取定义为预设性能下界；表示第个跟随者无人船所对应预设正设计参数，用于调节性能边界稳态值；t为时间变量；为的滤波信号，为信号的一阶微分；函数，其中，、、表示第个跟随者无人船所对应预设可调参数；是函数中的自变量； 以作为满足位置一致性跟踪误差约束，针对各跟随者无人船与领航者无人船之间对应位置回路的编队跟踪误差，经预设性能控制技术转换，获得转换后误差如下： ； 表示编队跟踪误差经预设性能控制技术转换获得转换后误差，用于跟随者无人船位置回路虚拟控制器的设计，其中，，为归一化误差，进一步获得第个跟随者无人船的位置回路虚拟控制器如下： ； 其中，表示第个跟随者无人船的位置回路虚拟控制信号，为第个跟随者无人船对应虚拟控制律正的可调参数，分别表示第个跟随者无人船在X轴方向上、Y轴方向上、航向角上对应位置回路的虚拟控制律正的可调参数；进一步针对第个跟随者无人船对应速度回路的跟踪误差进行求导，获得编队子级系统对应速度回路的误差动态方程如下： ； 进而构建编队子级系统中第个跟随者无人船的速度回路控制器如下： ； 式中，表示第个跟随者无人船在船体坐标系中的速度矢量，表示第个跟随者无人船运动过程中受到的集总干扰矩阵，表示第个跟随者无人船在惯性坐标系中的惯性质量矩阵，表示第个跟随者无人船在惯性坐标系和船体坐标系之间的变换矩阵；表示第个跟随者无人船的控制输入矩阵，为第个跟随者无人船对应速度回路控制器正的可调参数，分别表示第个跟随者无人船在船体坐标系下对应前向速度、横向速度、偏航角速度的虚拟控制律正的可调参数，表示第个跟随者无人船对应速度回路跟踪误差矩阵，表示的估计，表示第个跟随者无人船在X轴方向上对应速度回路的编队跟踪误差，表示第个跟随者无人船在Y轴方向上对应速度回路的编队跟踪误差，表示第个跟随者无人船在航向角上对应速度回路的编队跟踪误差，、、分别表示第个跟随者无人船在船体坐标系中的前向速度、横向速度、偏航角速度，、、分别表示领航者无人船在船体坐标系中的前向速度、横向速度、偏航角速度。

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