[发明专利]动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统

摘要

本发明提供了一种动态抗饱和船舶减摇控制方法及系统，方法为：获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；根据鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：当鳍执行器未发生饱和时，对动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；当鳍执行器发生饱和时，对动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至鳍执行器未发生饱和，对动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制。本发明当船舶减摇鳍系统执行器发生幅度与速率饱和工况时，无约束鲁棒动态输出反馈控制器和动态抗饱和控制器联合作用，降低了鳍角饱和率，保证了系统减摇性能及鲁棒性。

主权项

1.动态抗饱和船舶减摇控制方法，其特征在于，包括：步骤S1，获得鳍执行器的幅度和速度饱和状态；步骤S2，根据所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态，实现船舶的减摇控制：当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；所述步骤S2，具体为：建立船舶横摇运动方程；根据所述运动方程，得到对应转换所述运动方程的标准形式；根据所述运动方程的标准形式，设计无约束鲁棒控制器；对所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态进行判断，得到判断结果；根据所述判断结果，实现船舶的减摇控制：当所述鳍执行器未发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；当所述鳍执行器发生饱和时，对所述动态抗饱和控制器进行修正优化，通过所述无约束鲁棒控制器重新进行所述鳍执行器的幅度和速度饱和状态的判断，直至所述鳍执行器未发生饱和，对所述动态抗饱和控制器进行设计，驱动鳍转动，完成减摇控制；其中，对所述动态抗饱和控制器进行设计包括：Step1：采用线性微分包含法处理船舶横摇模型中的非线性不确定项；Step2：在不考虑系统饱和工况时，根据H_∞鲁棒性能指标，设计船舶减摇鳍H_∞控制器，即无约束的减横摇H_∞控制器，给出系统线性区的扶正控制力矩及鳍角指令信号；Step3：考虑饱和工况时，采用动态抗饱和控制器对横摇H_∞控制器进行修正控制；对于幅度与速率饱和问题，通过增广矩阵变换法进行动态抗饱和控制器设计；Step4：判定系统满足代数环良定条件下，给出L₂增益指标下的闭环系统稳定条件；Step5：转化为LMI最优化问题，得到所述动态抗饱和控制器。