[发明专利]一种海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法

权利要求书

1.一种海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据动力定位船动力定位任务中的动力学特性，建立动力定位船的运动学模型和动力定位船的动力学模型；

根据所述运动学模型和所述动力学模型，建立考虑模型不确定性和外部干扰的欧拉-拉格朗日模型；

设置基于单位方向向量的符号函数；

根据所述基于向量方向的符号函数设计时间同步稳定滑模面；

针对系统的不确定项设计干扰观测器；

根据所述时间同步稳定滑模面和所述干扰观测器，设计各状态量随时间同步收敛的动力定位船动力定位控制器。

2.根据权利要求1所述的海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法，其特征在于：

所述运动学模型为：

所述动力学模型为：

其中：R(η(t))表示坐标系变换矩阵，η＝[x,y,ψ]^T表示动力定位船的位置和艏向角；υ＝[u,v,r]^T表示动力定位船速度和角速度；M₀表示动力定位船质量和转动惯量；C₀(ν)表示科里奥利向心力矩阵，D₀(ν)表示阻尼系数矩阵；τ表示控制力与控制力矩；τ_w表示环境扰动力；

所述欧拉-拉格朗日动力学模型为：

式中，M(η(t))＝R(η(t))M₀R^-1(η(t))，

3.根据权利要求2所述的海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法，其特征在于：所述基于向量方向的符号函数为：

其中，为任意n维向量，0_n为n维零向量；

所述时间同步稳定滑模面为s，

其中，

式中，和k₁＞0,k₂＞0,γ₁＞0,γ₂＞0,为滑模面参数，约束条件阈值ε＞0。

4.根据权利要求3所述的海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法，其特征在于：所述干扰观测器为：

其中，l₁,l₂,l₃,l₄＞0为观测器增益系数，ω₀和ω₁分别为对和τ_w的观测估计值，和分别为ω₀和ω₁关于时间的导数。

5.根据权利要求4所述的海上作业船状态同步稳定鲁棒控制方法，其特征在于：所述动力定位船动力定位控制器为：

其中，控制器增益k₃,k₄为正常数。