[发明专利]基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法

权利要求书

1.一种基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法，其特征是：包括航向参考信息生成器(1)、跟踪误差方程生成器(2)、微分同胚变换器(3)、角度虚拟控制器(4)、终端滑模控制器(5)、模型不确定项及外部干扰估计器(6)、非线性算子(7)、角速度期望虚拟控制器(8)、一阶低通滤波器(9)和控制器(10)；跟踪误差方程生成器(2)接收航向参考信息生成器(1)和传感器系统(12)的数据后得到船舶航向跟踪误差方程，通过微分同胚变换器(3)得到新的状态变量，将新的状态变量传递给角度虚拟控制器(4)和终端滑模控制器(5)，解算后传递给角速度期望虚拟控制器(8)；同时将微分同胚变换器(3)得到的新的状态变量、模型不确定项及外部干扰估计器(6)得到的估计值和非线性算子(7)计算的模型已知非线性项，也均发送给角速度期望虚拟控制器(8)，角速度期望虚拟控制器(8)经一阶低通滤波器(9)解算得到角速度虚拟控制律并发给控制器(10)；控制器(10)同时还接收传感器系统(12)的数据和新的状态变量以及角速度期望虚拟控制器(8)的输出值；最后控制器(10)将计算出的控制指令发送给船舶的执行机构舵机，实现水面船的航向跟踪。

2.根据权利要求1所述的基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法，其特征是：传感器系统(12)测得的数据包括航向角、艏摇角速度和实际舵角，其中航向角和艏摇角速度分别发送给模型不确定项及外部干扰估计器(6)、非线性算子(7)和跟踪误差方程生成器(2)，实际舵角发送给控制器(10)；航向参考信息生成器(1)生成的参考信息包括期望航向角和期望艏摇角速度。

3.根据权利要求1或2所述的基于反步法的船舶自适应鲁棒航向跟踪控制方法，其特征是：终端滑模控制器(5)将滑模面函数值传递给模型不确定项及外部干扰估计器(6)，模型不确定项及外部干扰估计器(6)用神经网络实现，其权值调整律通过终端滑模控制器(5)发来的滑模面函数值更新。