[发明专利]一种基于广义模糊双曲模型控制存在复杂噪声的船舶航向系统的方法

权利要求书

1.一种基于广义模糊双曲模型控制存在复杂噪声的船舶航向系统的方法，其特征在于，包括：

S1、结合船舶航向系统运动特性与外界随机干扰，建立存在复杂噪声的船舶航向系统运动模型；

S2、将船舶实际艏向角度与期望艏向角的差值作为输入，利用广义模糊双曲模型对所述舶航向系统运动模型中的非线性函数进行逼近，得到带有复杂噪声的智能模糊船舶航向控制模型；

S3、对船舶舵角输入限制进行补偿；

S4、设计用于容纳噪声的非线性船舶航向控制器。

2.根据权利要求1所述的基于广义模糊双曲模型控制存在复杂噪声的船舶航向系统的方法，其特征在于，所述步骤S1的实现过程如下：

S11、获取电子海图与AIS数据；

S12、根据获取的电子海图与AIS数据，建立考虑复杂噪声干扰下的船舶航向系统运动模型，如下：

其中，x₁为船舶航向，x₂为船舶航向变化速度，K为船舶的回转性指数(每秒)，T为船舶的跟从性指数(秒),u为船舶舵角输入，存在输入限制；y表示系统输出；表示满足利普希兹条件的未知非线性项，是的非线性函数，近似表示为：为船舶非线性系数；p(x₂)为符合满足利普希兹条件的函数；ξ代表航向环境中的随机干扰，满足如下条件N是个大于零的常数。

3.根据权利要求1所述的基于广义模糊双曲模型控制存在复杂噪声的船舶航向系统的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实现过程如下：

S21、利用广义模糊双曲模型对输入变量进行线性变换，从而得到广义输入变量，如下：

x＝[x₁(t),x₂(t),...,x_n(t)]^T

其中，x_i＝x_z-d_zj，x_i的个数为w_i为将x_z线性变换的个数，d_zj为x_z线性变换点；

S22、利用广义模糊双曲模型对船舶航向控制模型中的非线性项进行逼近，得到如下描述：

其中，为广义模糊双曲模型逼近误差，为最优参数向量，G_i为根据广义模糊双曲正切模型所得逼近项；

S23、得到基于广义模糊双曲模型且带有复杂噪声的智能模糊船舶航向控制模型，如下：

4.根据权利要求1所述的基于广义模糊双曲模型控制存在复杂噪声的船舶航向系统的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体实现过程如下：

S31、输入限制的船舶舵角u，-u_m≤u≤u_M，其中，-u_m和u_M分别表示根据船舶海上航行已知输入舵角u的最小值和最大值；

S32、对输入限制的船舶舵角u进行饱和限制，得到输入值，如下：

其中，v表示整个系统要设计的控制输入。