[发明专利]基于虚拟艇自适应规划的欠驱动无人艇编队智能控制方法

权利要求书

1.一种基于虚拟艇自适应规划的欠驱动无人艇编队智能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设定队形并进行参数初始化；

2)采集领导艇的位置坐标(x_L,y_L)和艏向角ψ_L，进行滤波后传输给跟随艇；

3)根据队形以及领导艇的位置坐标和艏向角信息实时获取跟随艇在编队中的参考位置(x_r,y_r)和参考运动姿态ψ_r；

4)引入虚拟艇并进行实时自适应规划获取跟随艇的参考航迹，具体包括以下步骤：

41)计算当前时刻k的虚拟艇自适应参数值自适应参数值的迭代公式为：

e(k)＝η_r(k)-η_v(k)

η_r＝[x_r,y_r,ψ_r]^T

η_v＝[x_v,y_v,ψ_v]^T

其中，为上一时刻k-1的虚拟艇自适应参数值，T为控制周期，Γ_ν和k_ν均为可调控制参数，(x_v,y_v)和ψ_v分别为虚拟艇的位置坐标和艏向角，e(k)为虚拟艇跟踪误差向量；

42)生成当前时刻的虚拟艇前进速度命令u_v(k)、侧向速度命令v_v(k)和转首角速度命令r_v(k)；

5)采用RBF神经网络和最小参数学习算法组合策略对学习参数进行在线训练，生成智能编队控制信号，包括跟随艇的主机转速n_F和舵角命令信号δ_F。

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟艇自适应规划的欠驱动无人艇编队智能控制方法，其特征在于，所述的步骤1)具体包括以下步骤：

设定跟随艇与领导艇间的队形，包括相对距离ρ和跟随艇相对于领导艇前进方向的夹角λ，并设置跟随艇的自适应参数初值学习参数初值和可调控制参数Γ_ν、k_ν、k_ze、k_ψe、Γ_u、Γ_r、δ_u、δ_r、k_u、k_r、控制矩阵K_e、控制向量μ_j和参数h_j。

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟艇自适应规划的欠驱动无人艇编队智能控制方法，其特征在于，所述的步骤3)中，获取跟随艇在编队中的参考位置(x_r,y_r)和参考运动姿态ψ_r的计算式为：

η_r(k)＝η_L(k)+R(ψ_L(k))l

η_r＝[x_r,y_r,ψ_r]^T

l＝[ρcosλ,ρsinλ,0]^T

其中，η_r(k)为当前时刻跟随艇的参考位置向量，η_L(k)为当前时刻领导艇的参考位置向量，R(ψ_L(k))为旋转矩阵，l为与队形参数有关的中间向量，ψ_L(k)为当前时刻领导艇的艏向角。