[发明专利]基于多端口输出误差触发机制的机帆船路径跟踪控制方法

权利要求书

1.基于多端口输出误差触发机制的机帆船路径跟踪控制方法，其特征在于，包括：

建立机帆船模型；

设置机帆船的目标路径；建立虚拟船根据所述目标路径形成参考路径，引导所述机帆船在所述参考路径上航行；

引入触发事件，判断所述机帆船与所述虚拟船之间的位置和航向误差是否满足所述触发事件的条件；

当满足所述触发事件的条件时，通过设计虚拟控制律来镇定误差变量，并根据所述虚拟控制律定义误差动态；

构建鲁棒神经阻尼项来处理外界扰动及所述机帆船模型参数的不确定项，并优化所述误差动态；

在所述机帆船中输入主机转速和舵角，结合优化后的所述误差动态计算控制率和自适应率；根据所述控制率和自适应率驱动所述机帆船自主航行。

2.根据权利要求1所述的基于多端口输出误差触发机制的机帆船路径跟踪控制方法，其特征在于，所述建立机帆船模型，包括：

所述机帆船模型表示为：

式中，x,y,φ,ψ分别表示所述机帆船的位置、横倾角和艏向角；u,v,p,r分别表示所述机帆船的前进速度、横漂速度、横摇角速度和艏摇角速度；

假设φ≈0，所述机帆船的前进速度、横漂速度、横摇角速度和艏摇角速度表示为：

式中，m_u,m_v,m_p,m_r表示三个自由度的附加质量；d_wi,i＝u,v,p,r用为外界环境的干扰力和力矩；f_u(v)＝R_u+K_u+m_vvr-D_u，f_v(v)＝S_v+R_v+K_v+m_uur-D_v，f_p(v)＝S_p+R_p+K_p-g(φ)-D_p，分别表示模型中的不确定要素，[S_i,R_i,K_i,D_i],i＝u,v,p,r表示帆、舵、龙骨和船体产生的力/力矩，g(φ)表示横倾恢复力矩，X_u,Y_v表示水动力导数；τ_us,τ_up,τ_r分别表示帆提供的推力、螺旋桨提供的推力和舵提供的转船力矩，可由式(3)计算得出：

式中，ρ_a,ρ_w分别表示空气和海水的密度，A_S,A_R分别表示帆和舵的面积，U_aw表示帆相对风速，C_L(α_s)表示帆的升力系数，α_s表示帆的攻角；t_p表示螺旋桨的推力减额，D_p表示螺旋桨直径，K_T表示推力系数，J_p表示螺旋桨的前进系数，n,δ分别表示螺旋桨转速和舵角，λ_R表示舵的展弦比，x_R,x_H分别表示帆船重心和舵中心的横坐标，α_H表示作用在粗糙面上的水动力/力矩的尾流系数，U_R表示舵的相对速度。