[发明专利]网络化水面舰艇跟踪控制方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种网络化水面舰艇跟踪控制方法，其特征在于，所述网络化水面舰艇跟踪控制方法包括以下步骤：

对N个水面舰艇进行动力学和运动学建模，得到动力学与运动学模型，并从所述N个水面舰艇设定一个虚拟领导者，其余设定为跟随者；

所述动力学与运动学模型的表达式为：

其中，i∈{1,2,…,N}表示水面舰艇的序号，表示地球定点位置(X_i,Y_i)的坐标，(Ψ_i)为航向角，代表实数集合，表示n维欧几里得空间；表示物体速度矢量(υ_xi,υ_yi)的坐标，(ω_i)为角速度；表示地球固定坐标中的速度/角速度矢量；是控制输入；是扰动向量，其中，M_i，C_i(υ_i)和D_i(υ_i)分别是惯性矩阵、科里奥利和向心矩阵、流体动力阻尼矩阵；是变换矩阵；

虚拟领导者在地球固定坐标中的参考轨迹表达式为：

其中，分别是虚拟领导者在地球固定坐标中的位置/姿态向量、速度/角度向量和加速度向量；

建立各水面舰艇之间的有向拓扑图；

根据所述动力学与运动学模型和所述有向拓扑图，设计分层控制框架下的滑模面以及控制算法，所述控制算法包括：分布式估计层的控制算法和本地控制层的控制算法；

所述分层控制框架下的滑模面包括：分布式估计层的滑模面和本地控制层下的滑模面，分别为：

其中，为分布式估计层的滑模面，为本地控制层的滑模面，首先定义为X_i,Y_i,Ψ_i,θ_Xi,θ_Yi,ω_i的估计值，分别是的估计值；然后定义h_i表示编队偏移，Υ_s1,Υ_s2分别是分布式估计层和本地控制层的预定义时间，且Υ_s1＞0,Υ_s2＞0；γ₁，γ₂是正常数，且0＜γ₁＜1，0＜γ₂＜1；表示Hadamard定理的值，如果x＝[x₁,x₂,…x_n]^T，y＝[y₁,y₂,…y_n]^T，那么sig(x)^m定义为sig(x)^m＝[sgn(x₁)|x₁|^m,sgn(x₂)|x₂|^m,…,sgn(x_n)|x_n|^m]^T，其中|x|＝[|x₁|,|x₂|,…,|x_n|]^T，sgn(x)是符号函数，m是正常数；

根据所述分布式估计层的控制算法估计虚拟领导者的状态，跟随者在所述分布式估计层达到编队队形，实现编队控制；根据所述本地控制层的控制算法驱动每个水面舰艇在预定义时间内跟踪到虚拟领导者。