[发明专利]一种无人船虚拟目标跟踪控制系统有效
申请号: | 202110420856.4 | 申请日: | 2021-04-19 |
公开(公告)号: | CN113110458B | 公开(公告)日: | 2023-09-01 |
发明(设计)人: | 王丹;古楠;卢丽宇;王浩亮;刘陆;李铁山;彭周华 | 申请(专利权)人: | 大连海事大学 |
主分类号: | G05D1/02 | 分类号: | G05D1/02 |
代理公司: | 大连至诚专利代理事务所(特殊普通合伙) 21242 | 代理人: | 杜广虎;张海燕 |
地址: | 116000 辽宁省*** | 国省代码: | 辽宁;21 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 无人 虚拟 目标 跟踪 控制系统 | ||
1.一种无人船虚拟目标跟踪控制系统,其特征在于:包括,
参考点位置模块,用于输出预置的虚拟目标的位置pi*;
参考点误差模块,用于获取预置的虚拟目标的位置pi*和无人船的实时位置pi以计算参考点误差pie;
双偶极向量场模块,用于获取参考点误差pie和无人船的实时航向ψi以计算航向误差ψie;
制导角速度模块,用于获取航向误差ψie以计算角速度制导信号ric并将所述角速度制导信号ric输入至受控无人船模块;
以及,
制导前向速度模块,用于获取参考点误差pie以计算前向速度制导信号并将所述前向速度制导信号输入至受控无人船模块;
所述计算航向误差ψie包括以下步骤:
通过公式(1)计算二维双偶极向量场:
其中,是由第i个虚拟点产生的向量场;pie∈R2为参考点误差,定义为κi∈R且κi≥2;且αi≠0;
根据以上描述,二维双偶极向量场可通过公式(2)进行表示:
通过公式(3)计算航向误差ψie:
其中,ψi代表无人船在pi点的航向,代表向量场在(xi,yi)点的方向;此外,定义
2.根据权利要求1所述的无人船虚拟目标跟踪控制系统,其特征在于:通过公式(4)计算所述前向速度制导信号
其中,为前向速度制导增益,为正数;为前向速度暂态调整参数,为正数用来避免暂态制导信号饱和。
3.根据权利要求2所述的无人船虚拟目标跟踪控制系统,其特征在于:通过公式(5)计算所述角速度制导信号ric:
其中,为角速度制导增益,为正数;为角速度暂态调整参数,为正数用来避免暂态制导信号饱和。
4.一种无人船虚拟目标跟踪控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
获取预置的虚拟目标的位置pi*和无人船的实时位置pi计算参考点误差pie;
获取无人船的实时航向ψi,并根据所述参考点误差pie和无人船的实时航向ψi计算航向误差ψie;
根据所述航向误差ψie计算角速度制导信号ric,根据所述参考点误差pie计算前向速度制导信号并将所述角速度制导信号ric和前向速度制导信号输入至受控无人船模块以控制无人船航行;
所述计算航向误差ψie包括以下步骤:
通过公式(1)计算二维双偶极向量场:
其中,是由第i个虚拟点产生的向量场;pie∈R2为参考点误差,定义为κi∈R且κi≥2;且αi≠0;
根据以上描述,二维双偶极向量场可通过公式(2)进行表示:
通过公式(3)计算航向误差ψie:
其中,ψi代表无人船在pi点的航向,代表向量场在(xi,yi)点的方向;此外,定义
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