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

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  姚明启 ,  韩军 ,  高申 ,  褚生甲 ,  尹勇 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 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。

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

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  李纪强 ,  韩军 ,  褚生甲 ,  李博 ,  董相君 ,  任鸿翔 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 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.

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

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  李纪强 ,  李博 ,  韩军 ,  褚生甲 ,  姚明启 ,  任鸿翔 ,  张显库

IPC: G05D1/02

Abstract: 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。

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

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  李纪强 ,  韩军 ,  褚生甲 ,  李博 ,  董相君 ,  任鸿翔 ,  张显库

IPC: G05B13/04

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN113219978A

公开(公告)日：2021-08-06

申请号：CN202110518308.5

申请日：2021-05-12

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  褚生甲 ,  李博 ,  刘上 ,  李纪强 ,  韩军 ,  董相君 ,  张显库

IPC: G05D1/02

Abstract: 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。

公开(公告)号：CN111381595A

公开(公告)日：2020-07-07

申请号：CN202010162835.2

申请日：2020-03-10

Applicant: 大连海事大学

Inventor： 张国庆 ,  姚明启 ,  宋纯羽 ,  褚生甲 ,  李纪强 ,  张显库

IPC: G05D1/02

Abstract: 本发明公开了一种基于事件触发的船舶动力定位方法，包括：获取船舶当前姿态和当前速度，并根据当前姿态和当前速度建立船舶模型；根据船舶模型获取船舶的估计姿态和估计速度，计算当前姿态、当前速度与估计姿态、估计速度的差值；根据估计速度采用鲁棒神经阻尼计算鲁棒神经阻尼项，并根据鲁棒神经阻尼项、估计速度和估计姿态建立自适应估计模型，自适应模型不存在自适应律；根据估计姿态和估计速度计算推进器的实际控制率，并根据实际控制率和差值计算自适应律；根据自适应律调节推进器的实际可控输入矢量，并根据实际可控输入矢量控制船舶动力定位任务。本发明能够实现在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。