[发明专利]船舶运动系统的多模型自适应混合控制方法及系统

权利要求书

1.一种船舶运动系统的多模型自适应混合控制方法，其特征在于，所述船舶运动系统的数学模型为：

x(k)∈Rⁿ为船舶操纵输入，C为常系数矩阵，F(·)为连续可微的非线性函数；该方法包括以下步骤：

船舶运动系统线性模型建立步骤：将船舶运动系统在平衡点处线性化以获得线性模型S_l:y(k+d)＝θ^Tw(k)，其中

w(k)＝[y(k)，…，y(k-n+1)，u(k)，…u(k-n+1)]^T，

u(k),y(k)∈S,为船舶运动系统的操纵输入和船舶航向，S表示实数集合；船舶运动系统的操纵性指数为θ_a为操纵性指数子集，θ_b为操纵性指数子集，θ所有取值构成的集合为船舶运动系统的参数模型集Ω；

多线性模型子集建立步骤：根据先验知识，将Ω划分成n个模型子集Ω_i,i＝1,2…n；n为正整数，Ω_i代表船舶运动系统的某一工况下船舶运动系统的线性模型；

参数估计辨识步骤：采用辨识算法得到船舶系统的参数估计值θ^*(k)；

混合控制信号设置步骤：设置β(θ^*)＝[β₁(θ^*)…β_i(θ^*)]^T为混合控制信号，其中β(θ^*)是连续可微的函数，且β₁(θ^*)，β₂(θ^*)+…β_i(θ^*)＝1，β₁(θ^*)，β₂(θ^*)，…β_i(θ^*)≥0，当或时，β_i(θ^*)＝0，表示为活跃参数子集的集合，当参数估计值θ^*(k)∈Ω_i时，称Ω_i为活跃的参数子集；混合控制器设置步骤：对每一个模型子集设置一个鲁棒控制器为其中，z^-1为单位延迟算子；所有鲁棒控制器与其对应的混合控制信号β(θ^*)值得到混合控制器，所述混合控制器为混合控制器的传递函数为：

其中，p₁∈S,p₂和l∈S^N-2, a_n-2(z)＝[z^2-n，z^3-n…1]，e_i∈S^N为第i个标准基础矢量，p₁(β),p₂(β),l(β)是关于β的连续可微的函数；对于所有的使所述船舶运动系统的线性部分保持稳定；

非线性部分补偿步骤：混合控制器中引入RBF神经网络来补偿所述船舶运动系统中的非线性部分，使混合控制器为u＝u_f+u_n，RBF神经网络为：将所述船舶运动系统在零点线性化后得到模型表述为：

x(k+1)＝Ax(k)+Bu(k)+f(x(k),u(k))

y(k)＝Cx(k)

其中为W在k时刻的估计值，f(·)是非线性函数F(·)减去线性项后的非线性高阶函数。

2.如权利要求1所述的一种船舶运动系统的多模型自适应混合控制方法，其特征在于，参数估计辨识步骤包括：

θ^*(k)＝θ^*(k-1)+γR^-1w(k)e(k)，其中式中R为正定常数矩阵，γ为自适应增益。