[发明专利]基于UKF滤波和约束模型预测控制的动力定位控制方法

摘要

本发明提供了一种基于UKF滤波和约束模型预测控制的动力定位控制方法，该方法包括：通过传感器获取船舶的位置和航向信息；UKF滤波器接收该测量信息，滤除其中的噪声干扰和波浪高频振荡成分，同时对未测量状态进行状态估计；模型预测控制器接收UKF滤波的低频状态估计值作为预测未来动态的初始条件，在线考虑系统推力器约束和操作区约束，对目标函数进行最优求解，产生最优控制指令传送给被控船舶，从而控制船舶保持在设定船位和航向。方法能避免推力器的频繁动作，减少推力器磨损及能耗，同时提高模型预测控制的控制效果和稳定性，具有较强的工程运用价值。

主权项

1.本发明提供了一种基于UKF滤波和约束模型预测控制的动力定位控制方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：步骤1、通过位置参考系统和罗经传感器获取船舶的实际船位(x,y)和航向信息Ψ，传送给UKF滤波器；步骤2、UKF状态估计滤波器根据接收到的船位和航向信息(x,y,Ψ)，滤除掉测量信息中的噪声干扰以及其中的高频振荡成分，得到低频船位和航向估计值并对未测量状态进行状态估计，得出纵向/横向线速度和转首角速度估计值并将状态估计信息传送给MPC控制器；步骤3、MPC控制器将接收到的UKF状态估计滤波值作为预测未来动态的初始条件，通过预测模型预测未来动态，与设定船位(xd,yd,ψd)相比较，在线考虑系统的推力器约束、操作区约束，对目标函数进行最优求解，产生最优控制指令(X,Y,N)传送给被控的动力定位船舶，从而控制船舶保持在设定船位和航向。