[发明专利]水翼双体船航向横倾控制方法及装置

权利要求书

1.一种水翼双体船航向横倾控制方法，其特征在于，包括：

根据水翼双体船动态特性参数、伺服系统动态特性参数、外界干扰和伺服系统干扰，得到带有水翼伺服系统动态特性的水翼双体船航向横倾动力学模型；

根据所述水翼双体船航向横倾动力学模型，得到外界干扰的估计值和伺服系统干扰的估计值；

根据所述水翼双体船航向横倾动力学模型、所述外界干扰的估计值和所述伺服系统干扰的估计值，输出用于控制水翼伺服驱动器的电压控制量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据水翼双体船航向横倾动力学模型，计算得到外界干扰的估计值和伺服系统干扰的估计值，包括：

根据水翼双体船航向横倾动力学模型和外界干扰，通过水翼双体船模型不确定性与海浪干扰估计器，得到外界干扰的估计值；

根据水翼双体船航向横倾动力学模型和伺服系统干扰，通过水翼伺服系统干扰估计器，得到伺服系统干扰的估计值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述水翼双体船航向横倾动力学模型、所述外界干扰的估计值和所述伺服系统干扰的估计值，输出用于控制水翼伺服驱动器的电压控制量，包括：根据所述水翼双体船航向横倾动力学模型、所述外界干扰的估计值和所述伺服系统干扰的估计值，利用反演控制器，输出用于控制水翼伺服驱动器的电压控制量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用反演控制器，输出用于控制水翼伺服驱动器的电压控制量，包括：利用带有二阶低通滤波器的反演控制器，输出用于控制水翼伺服驱动器的电压控制量；所述反演控制器的反演过程的每一步会产生虚拟控制律，所述二阶低通滤波器用于产生虚拟控制率的微分，所述虚拟控制率的微分用于下一次反演过程。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，

所述水翼双体船动态特性参数包括：回转角速度r、横倾角速度_p、横倾角φ、航向角_ψ、水翼双体船高速翼航状态下的航速u₀；

所述伺服系统动态特性参数包括：柱翼舵舵角δ_R、襟尾翼翼角δ_A、伺服系统电压信号输入矩阵u_V；

所述带有水翼伺服系统动态特性的水翼双体船航向横倾动力学模型为

x·1=x2]]>

x·2=F1(u0,x2)+B‾1(x2)uδ+d1]]>

x·3=x4]]>

x·4=F2(u0,x4)+B‾2(x4)uV+d2]]>

其中，x₁＝[φ ψ]^T，x₂＝[p r]^T，u_δ＝[δ_R δ_A]^T，x₃＝[δ_R δ_A]^T，d₁为外界干扰，d₂为伺服系统干扰，F₁(u₀,x₂)为水翼双体船水动力参数矩阵，F₂(u₀,x₄)为伺服系统描述函数矩阵，为水翼双体船航向横倾回路控制矩阵，为伺服系统回路控制矩阵；

所述水翼双体船模型不确定性与海浪干扰估计器具有以下形式：

d^1=p11+l11x2]]>

p·11=-l11(F1(u0,x2)+B‾1(x2)uδ+d^1)+d·^1]]>

d·^1=p12+l12x2]]>

p·12=-l12(F1(u0,x2)+B‾1(x2)uδ+d^1)]]>

其中，为伺服系统干扰d₁的估计值，l₁₁、l₁₂、p₁₁和p₁₂为水翼双体船模型不确定性与海浪干扰估计器的相关增益；

所述水翼伺服系统干扰估计器具有以下形式：

d^2=p21+l21x3]]>

p·21=-l21(F2(u0,x4)+B‾2(x4)uV+d^2)+d·^2]]>

d·^2=p22+l22x3]]>

p·22=-l22(F2(u0,x4)+B‾2(x4)uV+d^2)]]>

其中，为外界干扰d₂的估计值,l₂₁、l₂₂、p₂₁、p₂₂为水翼伺服系统干扰估计器的相关增益；

所述水翼双体船模型不确定性与海浪干扰估计器和所述水翼伺服系统干扰估计器的约束条件为i＝1,2，j＝0,1,2。