[发明专利]船舶航向智能协调控制方法

权利要求书

1.一种船舶航向智能协调控制方法，其特征是：首先设定期望航向角，根据反馈的船舶实际航向角求取实际航向角与期望航向角的偏差，将偏差信号送入到模糊控制器中，同时将期望航向角送入最小二乘支持向量机控制器中，模糊控制器与最小二乘支持向量机控制器并行连接，形成复合控制器，通过调整两个控制器输出的比重，得到舵角控制指令信号，将舵角控制指令信号输入到船舶运动数学模型中，同时引入外界干扰，得到实际的航向角输出；利用输出的航向角和控制指令信号作为最小二乘支持向量机的输入，辨识船舶运动逆系统模型，并将辨识得到的参数输入到最小二乘支持向量机控制器，调整其参数，计算舵角控制指令信号。

2.根据权利要求1所述的船舶航向智能协调控制方法，其特征是所述求取实际航向角与期望航向角的偏差的方法为：

Δψ(k)＝ψ_r(k)-ψ(k)    (1)

其中，ψ_r(k)为期望航向角、ψ(k)为实际航向角。

3.根据权利要求1或2所述的船舶航向智能协调控制方法，其特征是所述舵角控制指令信号包括两部分，一部分为模糊控制器输出的舵角控制指令信号δ₁(k)，另一部分为最小二乘支持向量机控制器输出的舵角控制指令信号δ₂(k)；总的舵角控制指令信号u(k)计算方法为：u(k)＝βδ₁(k)+(1-β)δ₂(k)，其中β为模糊控制器与最小二乘支持向量机控制器的协调控制因子。

4.根据权利要求1或2所述的船舶航向智能协调控制方法，其特征是所述船舶运动数学模型为三自由度非线性运动数学模型：

其中，Y_R、K_R、N_R分别为舵产生的横荡力、横摇力矩和艏摇力矩；Y_D、K_D、N_D分别为船舶受到的横荡干扰力、横摇干扰力矩和艏摇干扰力矩；J_zG为船体质量对z轴的惯性矩，J_xG为船体质量对x轴的惯性矩；m为船舶质量，m_y为横荡附加质量，m_x为纵荡附加质量；J_zz为艏摇附加转动惯量矩，J_xx为横摇附加转动惯量矩；Y.、N.为粘性水动力系数；为横摇阻尼力矩，为横摇扶正力矩；D为排水量，h为横稳心高，z_H为船体横向力Y_H的作用点至船体重心的垂向距离；r、p、v分别为艏摇角速度、横摇角速度和横向速度，为横摇角。

5.根据权利要求3所述的船舶航向智能协调控制方法，其特征是所述船舶运动数学模型为三自由度非线性运动数学模型：

其中，Y_R、K_R、N_R分别为舵产生的横荡力、横摇力矩和艏摇力矩；，Y_D、K_D、N_D分别为船舶受到的横荡干扰力、横摇干扰力矩和艏摇干扰力矩；J_zG为船体质量对z轴的惯性矩，J_xG为船体质量对x轴的惯性矩；m为船舶质量，m_y为横荡附加质量，m_x为纵荡附加质量；J_zz为艏摇附加转动惯量矩，J_xx为横摇附加转动惯量矩；Y.、N.为粘性水动力系数；为横摇阻尼力矩，为横摇扶正力矩；D为排水量，h为横稳心高，z_H为船体横向力Y_H的作用点至船体重心的垂向距离；r、p、v分别为艏摇角速度、横摇角速度和横向速度，为横摇角。