[发明专利]一种基于动态量化器的远程遥控无人艇航向容错控制方法

权利要求书

1.一种基于动态量化器的远程遥控无人艇航向容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取当前时刻无人艇的状态向量x(t)；

x(t)＝[v(t) r(t) ψ(t) p(t) φ(t)]^T

其中，变量v(t)、r(t)、ψ(t)、p(t)和φ(t)分别表示舵产生的无人艇横移速度、平摆速度、航向角、横摇速度和横摇角；

步骤2：计算当前时刻无人艇的滑模面s(t)；

其中，F＝(B^TB)^-1B^T；K＝YQ^-1；A和B为系统矩阵，公式为：

其中，T_v和T_r是时间常数；K_vr，K_dv，K_dr，K_dp，K_vp是已知的增益；w_n和ζ分别表示无阻尼固有频率和阻尼比；矩阵Q∈R^5×5，Y∈R^1×5满足：

其中，常数ε＞0；K＝YQ^-1；I是单位矩阵；

步骤3：将无人艇状态向量x(t)输入到第一量化器中，得到量化信号q_s(s)；将滑模面s(t)输入第三量化器中，得到量化信号q_x(x)；将量化信号q_s(s)和q_x(x)通过网络传输到控制中心；

所述的第一量化器为：

所述的第三量化器为：

其中，q_·(·)代表量化器输出值；round(·)为取整函数；λ₁和λ₃分别为第一量化器和第三量化器的量化精度；所述第三量化器的量化精度λ₃随着s(t)的变化实时的更新，设计更新率满足于：

其中，θ为设计参数，ρ₁和ρ₂为已知的舵机效率因子的下界与上界；

步骤4：控制中心接收到量化信号q_s(s)和q_x(x)后进行计算，得到无人艇舵角的容错控制率u(t)；

其中，ξ、c₁和δ是给定的正常数；

步骤5：将无人艇舵角的容错控制率u(t)输入到第二量化器中，得到舵角控制指令q_u(u)；将舵角控制指令q_u(u)通过网络传输到无人艇；

所述的第二量化器为：

其中，λ₂为第二量化器的量化精度；

步骤6：无人艇接收到舵角控制指令q_u(u)后，将其施加给出现部分失效的舵机；

步骤7：重复执行步骤1至步骤6，保证对无人艇的航向容错控制。