[发明专利]基于侧滑补偿的气垫船路径跟踪的自适应LOS导引方法

权利要求书

1.基于侧滑补偿的气垫船路径跟踪的自适应LOS导引方法，其特征在于：包含如下步骤：

步骤(1)：建立气垫船三自由度运动数学模型：

研究空间运动体，建立固定坐标系和船体运动坐标系，对气垫船横荡、纵荡、和艏摇三个自由度建立三自由度运动数学模型；

步骤(2)：建立误差动态模型：

通过全球定位系统获取气垫船实际位置，与更新参考路径点比较，获取实际位置误差，建立误差动态模型；

步骤(3)：设计自适应侧滑角估计器：

利用误差动态模型，设计自适应侧滑角估计器；

步骤(4)：设计侧滑角补偿的自适应LOS导引律：

利用自适应侧滑角估计器获取侧滑角估计值，设计带有侧滑补偿的自适应LOS导引律；

步骤(5)：设计PID艏向控制器：

利用带有侧滑补偿的自适应LOS导引律，建立PID艏向控制器；

步骤(6)：进行仿真验证；

所述的步骤(1)中的三自由度运动数学模型：

上式中，η＝[x,y,ψ]^T，(x,y)表示气垫船位置，ψ表示艏向角；υ＝[u,v,r]^T，u表示气垫船速度，v表示气垫船角速度，r表示气垫船到测量点的距离；M＝diag{m,m,I_z}，m表示气垫船质量，I_z表示转动惯量；τ＝[τ_u,0,τ_r]^T，τ_u表示控制力，τ_r表示控制力矩；d＝[d_u d_v d_r]^T表示外界干扰；D(υ)是附加质量矩阵，R(ψ)是旋转矩阵；

所述的附加质量矩阵D(υ)：

旋转矩阵R(ψ)：

上式中，k_mi表示阻尼系数，i＝1,2,3,4,5,6,7；

所述的步骤(2)具体为：

P＝[x,y]^T，

P_p(θ)＝[x_p,y_p]^T，

γ_p(θ)＝atan2(y′_p(θ),x′_p(θ))，

ε＝R^T(γ_p(θ))(P-P_p(θ))；

ε＝[x_e,y_e]^T,

上式中，x_e是气垫船运动的切向误差，y_e是气垫船运动的法向误差；

建立误差动态模型：

2.根据权利要求1所述的基于侧滑补偿的气垫船路径跟踪的自适应LOS导引方法，其特征在于：所述的步骤(3)中的自适应侧滑角估计器：

自适应侧滑角估计器：

上式中，β为气垫船路径跟踪过程中的侧滑角度，为侧滑角估计值。

3.根据权利要求1所述的基于侧滑补偿的气垫船路径跟踪的自适应LOS导引方法，其特征在于：所述的步骤(4)中的带有侧滑补偿的自适应LOS导引律：

4.根据权利要求1所述的基于侧滑补偿的气垫船路径跟踪的自适应LOS导引方法，其特征在于：所述的步骤(5)中的PID艏向控制器：

上式中，t是时间，δ为偏舵角，ψ_e是航向偏差，K_p是PID控制的比例系数，K_i是PID控制的积分系数，K_d是PID控制的微分系数。