[发明专利]舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法

权利要求书

1.舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤如下：

步骤(1)由制导模块给出舰船的期望艏向ψ^*(k)，其中k为离散控制系统的运行时刻；

步骤(2)由艏向传感器测量得到系统实际艏向ψ(k)，将所述舰船期望艏向与实际艏向相减，得到艏向误差e(k)＝ψ^*(k)-ψ(k)，如果艏向误差绝对值|e(k)|小于设定的阈值e₀并保持，则波浪滑翔器艏向控制系统实际输出稳定收敛到期望输出，跳出循环；否则将e(k)作为外环导航控制器的输入，解算出期望转艏角速度r^*(k)，进入步骤(3)；

步骤(3)无模型自适应控制器根据控制系统输出的历史数据u(i)，i＝1,2,…,k-1和系统转艏角速度的历史数据r(i)，i＝1,2,…,k-1，估算系统伪偏导数

步骤(4)根据系统伪偏导数系统转艏角速度的历史数据r(i)，i＝1,2,…,k-1以及控制系统输出当前值和历史数据u(i)，i＝1,2,…,k，计算系统转艏角速度的预测值

步骤(5)由角速度传感器测量得到系统实际转艏角速度的测量值r(k)；

步骤(6)采用卡尔曼滤波器对系统转艏角速度估计，得到系统转艏角速度的估计值其中在卡尔曼滤波器中，系统转艏角速度的预测值作为状态值的下一步预测，将系统实际转艏角速度的测量值r(k)作为状态观测值；

步骤(7)将所述系统转艏角速度的估计值作为无模型自适应控制器的输入，解算出控制系统期望输出u^*(k+1)；

步骤(8)执行机构驱动舰船转向，进入步骤(2)进行循环。

2.根据权利要求1所述的舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的外环导航控制器，控制算法包括PID、模糊PID或S面。

3.根据权利要求2所述的舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤(3)中所述的无模型自适应控制器，包括紧格式无模型自适应控制器、偏格式无模型自适应控制器、全格式无模型自适应控制器。

4.根据权利要求3所述的舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤(3)中所述的控制系统输出可以是期望舵角，或期望转艏力矩。

5.根据权利要求4所述的舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤(2)中所述的艏向传感器和步骤(5)中所述的角速度传感器，为磁罗经或惯导，艏向传感器和角速度传感器可采用一个集成传感器或两个独立传感器。