[发明专利]应用于气垫船航向控制与横倾控制的解耦控制装置及方法

权利要求书

1.一种应用于气垫船航向控制与横倾控制的解耦控制装置，其特征是主要包括微分跟踪器、扩张状态观测器、比较器、航向控制器、横倾控制器和解算模块，微分跟踪器用于实现对目标信号及其各阶微分信号的光滑逼近，扩张状态观测器用于实际航向和橫倾的观测并对外界扰动进行补偿，比较器用于得到航向偏差和横倾偏差，航向控制器用于得到航向通道控制指令，横倾控制器用于得到横倾通道控制指令，解算模块将两个通道的控制指令解耦出来，分别用于执行机构空气舵和艏喷管的控制。

2.一种应用于气垫船航向控制与横倾控制的解耦控制方法，其特征是包括如下步骤：

(1)设定期望的航向角v_ψ和横倾角

(2)通过扩张状态观测器估计当前状态的航向角及航向角微分值z_ψ1、z_ψ2，横倾角及横倾角微分值

(3)由航向微分跟踪器得到期望航向角的跟踪值和微分值v_ψ1、v_ψ2，由横倾微分跟踪器得到期望横倾角的跟踪值和微分值

(4)由比较器得到航向偏差e_z1、e_z2，横倾偏差

(5)由航向偏差通过非线性误差反馈航向控制器，并经过扩张状态观测器的补偿，得到航道虚拟控制指令U_ψ；由横倾偏差通过非线性误差反馈横倾控制器，并经过扩张状态观测器的补偿，得到横倾控制通道虚拟控制指令

(6)将航道虚拟控制指令U_ψ、横倾控制通道虚拟控制指令通过解算模块B^-1得到实际的航向角控制指令u_ψ、横倾角控制指令

(7)将实际的航向角控制指令u_ψ发送给执行机构空气舵，将实际的横倾角控制指令发送给执行机构艏喷管，如果没有达到期望值则转到步骤(2)。