[发明专利]一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法

权利要求书

1.一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在舰船操纵系统的无模型自适应控制输入解算准则函数中引入输入输出耦合自适应补偿项，获得非增量型控制输入解算准则函数；

步骤二：将动态线性化数据模型代入非增量型控制输入解算准则函数中，使输入信息u(k)的导数等于0，获得非增量型无模型自适应控制律；

步骤三：根据舰船操纵系统的历史输入输出信息，估算k时刻动态线性化数据模型参数Φ(k)的估计值

步骤四：根据步骤三获得的估计值和步骤二获得的非增量型无模型自适应控制律，计算k时刻舰船操纵系统的输入信息u(k)，舰船操纵系统执行该输入信息u(k)，获得舰船k+1时刻的输出信息y(k+1)；

步骤一中，非增量型控制输入解算准则函数记为J[·]，该函数的输入为u(k)，k_rΔy(k+1)·u(k-1)为输入输出耦合自适应补偿项，则有：

J[u(k)]＝[y^*(k+1)-y(k+1)]²+λ[u(k)-u(k-1)]²+k_rΔy(k+1)·u(k-1)，

其中，u(k)和y(k)分别为k时刻的舵角和艏向角、且分别作为舰船操纵系统的输入信息和输出信息，Δy(k+1)＝y(k+1)-y(k)，y^*(k+1)为k+1时刻的期望艏向角，λ为u(k)的步长因子，k_r为输入输出耦合自适应补偿项的权重系数。

2.根据权利要求1所述的一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，在步骤二之后还包括判断步骤，所述判断步骤为：

将舰船在k时刻的期望艏向角y^*(k)与艏向角y(k)作差，获得k时刻的艏向偏差e(k)，判断e(k)是否小于预设偏差阈值，是则结束对舰船的控制，否则执行步骤三。

3.根据权利要求2所述的一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，在步骤四之后，使k＝k+1，然后返回判断步骤。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，步骤二中，动态线性化数据模型的表达式如下：

y(k+1)＝y(k)+Φ^T(k)ΔH(k)，

其中，Φ^T(k)＝[φ_y,φ_u]为Φ(k)的转置，φ_y和φ_u分别为k时刻艏向角和舵角的模型参数，ΔH(k)＝[Δy(k),Δu(k)]^T，Δu(k)＝u(k)-u(k-1)，Δy(k)＝y(k)-y(k-1)，u(k)和y(k)分别为k时刻的舵角和艏向角、且分别作为输入信息和输出信息。

5.根据权利要求4所述的一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，步骤二中，非增量型无模型自适应控制律的表达式如下：

其中，和分别为φ_u和φ_y的估计值，λ为u(k)的步长因子，k_r为输入输出耦合自适应补偿项的权重系数，y^*(k+1)为k+1时刻的期望艏向角，ρ₁为期望输出偏差的步长因子，ρ₂为实际输出偏差的步长因子。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种舰船用非增量型无模型自适应艏向控制方法，其特征在于，步骤三中，舰船操纵系统的历史输入输出信息包括：k-1时刻的输入信息u(k-1)、k-1时刻的输出信息y(k-1)、k-2时刻的输入信息u(k-2)、k-2时刻的输出信息y(k-2)和k-1时刻动态线性化数据模型参数的估计值