[发明专利]基于变参数视线法的无人船航迹控制方法及存储介质

权利要求书

1.一种基于变参数视线法的无人船航迹控制方法，其特征在于，包括以下步骤，

首先建立有限时间内的船舶数学模型，通过回转试验求取模型参数，将系统改造成最佳二阶系统来设计航向控制器；

基于视线法实现船舶轨迹跟踪控制，根据当前坐标与目标航线的位置关系计算出船舶沿轨迹航行的视线角，将其与船舶航向角作差，得到目标航向角，进而得到目标舵角，并向下层发送命令，控制船舶运动，消除航迹误差，使得船舶向着期望轨迹方向驶进。

2.根据权利要求1所述的基于变参数视线法的无人船航迹控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、建立有限时间内船舶模型；

S2、设计航向控制器；

S3、将不连续的节点映射到控制算法区间内；

S4、变参数视线法实现无人船航迹跟踪控制。

3.根据权利要求2所述的基于变参数视线法的无人船航迹控制方法，其特征在于：所述S1、建立有限时间内船舶模型具体包括：

在有限时间内，将船舶当作一阶惯性模型，传递函数为其中K为增益系数，T为时间常数；

上述模型的阶跃响应输出峰值为A，输入的阶跃响应系数为K₁，系统输出则系统的放大系数K＝A/K₁；对一阶系统的阶跃响应进行拉普拉斯反变换得到时域信号c(t)＝1-e^-t/T；

船舶以设定速度直线航行达到稳定后，将舵转到设定舵角并保持不变，此时船舶进入回转状态。实时采集输出角速度与输入舵角数据，并分别绘制它们与试验时间的关系曲线，由于角速度与舵角之间满足此种关系即可计算出船舶在转弯时的模型参数K、T。

4.根据权利要求2所述的基于变参数视线法的无人船航迹控制方法，其特征在于：所述S2、设计航向控制器具体包括，

标准二阶系统的开环传递函数为：ξ为阻尼比，ω_n为自然频率，第一步建立的船舶模型为再通过一个积分环节得到航向角与输入舵角之间的关系设计的控制器为W_c(s)，由于控制器如此构成一个闭环，输入为期望的航向角，输出为传感器测量的实际航向角。

5.根据权利要求2所述的基于变参数视线法的无人船航迹控制方法，其特征在于：所述S3、将不连续的节点映射到控制算法区间内具体包括，

将不在控制范围的角度映射到这个区间里，具体映射方法参照即

由DGPS获取船的经纬度，实时转换为XY平面坐标，并绘制在地图中；

利用串口读取DGPS信息，按照读取协议进行解析，获取经度、纬度、东向速度、北向速度以及航向角信息，用于航路规划、定位当前船舶位置、计算目标航向角，DGPS检测到的航向角的范围在实际控制中需要将其映射到视线法的控制区间上，检测角与控制角坐标的转换如下：