[发明专利]舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法

摘要

本发明提供一种舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，本发明中控制系统采用外环导航控制器和内环角速度控制器的组合方式，外环导航控制器计算期望转艏角速度，内环MFAC角速度控制器完成角速度控制，间接实现航向控制的目的。实际应用中，角速度传感器噪声大，本发明利用控制系统历史输入输出数据进行角速度预测，通过卡尔曼滤波器对角速度数据滤波，作为内环角速度控制器的反馈输入，抑制角速度传感器的噪声，有效提高实际应用中的控制效果。本发明将MFAC控制理论引入舰船艏向控制领域，借助MFAC理论独特的自适应性及在线数据驱动优点，本发明提供的舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法具有较强的自适应性。

主权项

1.舰船用多回路无模型自适应艏向控制方法，其特征在于：步骤如下：步骤(1)由制导模块给出舰船的期望艏向ψ*(k)，其中k为离散控制系统的运行时刻；步骤(2)由艏向传感器测量得到系统实际艏向ψ(k)，将所述舰船期望艏向与实际艏向相减，得到艏向误差e(k)＝ψ*(k)‑ψ(k)，如果艏向误差绝对值|e(k)|小于设定的阈值e0并保持，则波浪滑翔器艏向控制系统实际输出稳定收敛到期望输出，跳出循环，否则将e(k)作为外环导航控制器的输入，解算出期望转艏角速度r*(k)，进入步骤(3)；步骤(3)无模型自适应控制器根据控制系统输出的历史数据u(i)，i＝1,2,…,k‑1和系统转艏角速度的历史数据r(i)，i＝1,2,…,k‑1，估算系统伪偏导数步骤(4)根据系统伪偏导数系统转艏角速度的历史数据r(i)，i＝1,2,…,k‑1以及控制系统输出当前值和历史数据u(i)，i＝1,2,…,k，系统转艏角速度的预测值步骤(5)由角速度传感器测量得到系统实际转艏角速度的测量值r(k)；步骤(6)采用卡尔曼滤波器对系统转艏角速度估计，得到系统转艏角速度的估计值其中在卡尔曼滤波器中，系统转艏角速度的预测值作为状态值的一步预测，将系统实际转艏角速度的测量值r(k)作为状态观测值；步骤(7)将所述系统转艏角速度的估计值作为无模型自适应控制器的输入，解算出控制系统期望输出u*(k+1)；步骤(8)执行机构驱动舰船转向，进入步骤(2)进行循环。