[发明专利]基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法

权利要求书

1.一种基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，包括：

建立喷水推进操舵控制系统模型，采用实测数据对模型参数进行参数辨识；

基于建立的喷水推进操舵控制系统模型，设计相应操舵角转动控制器；

根据设计的控制器，采用最小方差性能评估方法对操舵控制系统模型的控制性能进行评估；

根据性能评估结果，动态调节操舵角转动控制器参数。

2.根据权利要求1所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，采用机理分析方法，分别对喷水推进操舵的液压伺服系统的比例阀、压力补偿器和液压缸进行建模，形成喷水推进操舵控制系统模型。

3.根据权利要求2所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，所述实测数据包括控制器输出信号以及操舵装置转动角度，用于对喷水推进操舵控制系统模型进行参数辨识，确定相关模型参数。

4.根据权利要求3所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，所述实测数据通过数据采集系统获得。

5.根据权利要求4所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，所述数据采集系统包括：角度传感器、数据采集器以及运行于上位机的数据采集处理模块；其中：

所述角度传感器用于测量操舵装置转动角度，测量得到的操舵装置转动角度和所述控制器输出信号通过数据采集器传输给上位机，并由运行于上位机的数据采集处理模块进行处理、保存。

6.根据权利要求1-5任一项所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，根据建立的喷水推进操舵控制系统模型，操舵控制系统模型输出表示为：

y(t)＝G(q^-1)q^-bu(t)+N(q^-1)a(t) (1)

公式(1)中，G(q^-1)q^-b是包含了延迟时间的操舵系统传递函数，N(q^-1)是干扰模型，u(t)为控制器输入，a(t)为外界干扰，q为复变量；

操舵角转动控制器传递函数为：

k₁，k₂，k₃是操舵角转动控制器的设定参数；

当操舵控制系统模型与干扰模型已知时，操舵控制系统模型输出方差由操舵角转动控制器参数决定；操舵控制系统模型输出采用脉冲响应表达式表示为：

其中，s_i是阶跃响应的系数，n_i是干扰模型的脉冲响应系数，m为输出达到临界稳定值时需要的最大采样时间间隔，i是阶跃响应阶数；令

其中，F是构造矩阵；

得出操舵控制系统模型输出与干扰之间的关系为：

其中，I为单位矩阵；

则得到操舵角转动控制器控制下的操舵控制系统模型最小方差为：

操舵控制系统模型最小方差和实际操舵控制系统输出方差的比值定义为J_mvc，则：

其中，表示操舵控制系统模型最小方差，表示操舵控制系统输出方差；

J_mvc取值在[0,1]，其越接近于1，则意味着控制性能越好。

7.根据权利要求6所述的基于喷水推进操舵控制系统性能评估的最小方差控制方法，其特征在于，根据性能评估结果，动态更新操舵角转动控制器参数k₁、k₂和k₃，操舵角转动控制器参数k₁、k₂和k₃通过下式计算得到：

其中，Q＝I+Sk₁+FSk₂+F²Sk₃。