[发明专利]多点系泊协同自适应迭代学习控制方法

权利要求书

1.一种多点系泊协同自适应迭代学习控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，系统初始化：

令迭代次数k＝0，迭代运行时间区间t∈[0，T]，在本次迭代过程中，获取以下设计参数：多点系泊系统的质量m，系泊浮体结构长度b、系泊浮体结构宽度d，系泊浮体结构阻尼c，系泊缆刚度k'，水动力粘性阻力λ，多点系泊系统附加质量μ，水质量密度ρ；

实时采样到以下过程变量参数：系泊浮体系统排水量多点系泊系统运动的位移X，多点系泊系统运动速度多点系泊系统运动加速度系统误差和风浪流扰动力τ；波浪流加速度海流速度u₀，波浪速度u₁，波浪频率ω和波浪振幅a；

给定系泊浮体位置目标值y_d(t)以及初始控制量Γ₀(t)；

令学习增益系数α、β和Ψ的初始值取1；

步骤2，建立多点系泊系统动力学模型：

其中：

u＝u₀+u₁ sin(ωt)

u₁＝u₁(a,ω)

其中：u(t)为波浪流速度的时变函数，t为时间；

R(X)为系泊缆的复原力R；

sgn(X)为符号函数：若X0，则sgn(X)＝1；若X＝0，则sgn(X)＝0；若X0，则sgn(X)＝-1；

Γ_k(t)为第k次迭代时，系泊绞车电机的控制转矩作用下的系泊缆张力，为控制量；

步骤3，将步骤1的设计参数和过程变量参数代入到步骤2的多点系泊系统动力学模型中，得到Γ_k(t)；

将Γ_k(t)送到多点系泊系统，改变多点系泊系统的位置，采样得到系泊浮体实际位置值y_k(t)；

步骤4，计算第k次迭代时的位置跟踪误差e_k(t)：

e_k(t)＝y_d(t)-y_k(t)

步骤5，判断e_k(t)是否满足以下关系式：

e_k(t)≤(3～5)％H

其中：H-系泊系统工作水深；

如果满足，则本次迭代结束，令k＝k+1，返回执行步骤3；如果不满足，执行步骤6；

步骤6，设计自适应迭代学习开闭环控制律：

其中：

α、β、Ψ为取值[0,1]的学习增益系数；

K_p为比例增益；

K_d为微分增益；

X_d(t)为系泊理想轨迹的位移；

X_k+1(t)为第k+1次迭代时，系泊沿扰动力方向漂移的位移；

为系泊理想轨迹速度；

为第k+1次迭代时，系泊沿扰动力方向漂移速度；

Γ_k+1(t)：为第k+1次迭代时，系泊绞车电机的控制转矩作用下的系泊缆张力；

Γ_k(t)：为第k次迭代时，系泊绞车电机的控制转矩作用下的系泊缆张力；

e_k(t)：为第k次迭代时的位置跟踪误差；e_k(t)＝y_d(t)-y_k(t)；其中，y_d(t)为系泊浮体给定的位置目标值；y_k(t)为系泊浮体实际位置值；

e_k+1(t)：为第k+1次迭代时的位置跟踪误差；

ζ[e_k+1(t)]是第k次迭代时，e_k(t)所需系泊缆张力的输出误差校正项；

ζ[e_k+1(t)]是第k+1次迭代时，e_k+1(t)所需系泊缆张力的输出误差校正项；

将学习增益系数α、β、Ψ的初值、K_p和K_d代入自适应迭代学习开闭环控制律，对自适应迭代学习开闭环控制律进行学习，学习得到新的α、β、Ψ、K_p和K_d的值，使多点系泊第k+1次运动的位置误差[e_k+1(t)]减少，此时的α、β、Ψ、K_p和K_d作为控制参数更新自适应迭代学习开闭环控制律，由此得到新的自适应迭代学习开闭环控制律，本次迭代结束，令k＝k+1，返回执行步骤3；如此不断迭代循环，使多点系泊系统按照系泊理想轨迹运动；

其中，步骤6中，按照以下规则对开闭环控制律进行学习：

若e_k(t)＝0，则使α减小同时增大β，且α+β＝1，使微分增益K_d＝0；

若e_k(t)≠0，仅增大微分增益K_d；

若第k+1次迭代时，出现e_k+1(t)增大，则K_p和K_d都增大，β减小，同时增大Ψ，且Ψ+β＝1；

若第k+1次迭代时，出现e_k+1(t)减小，则控制参数不变。