申请/专利权人：哈尔滨工程大学

申请日：2023-11-30

公开（公告）日：2024-02-27

公开（公告）号：CN117608304A

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D109/30

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.03.15#实质审查的生效;2024.02.27#公开

摘要：一种无人帆船路径跟踪的固定时间制导方法，所述制导方法包括以下步骤：建立四自由度无人帆船运动学模型和动力学模型；在满足航海实践情况下确定航路点，进而生成一条包含所有航路点的参数化路径，根据无人帆船的实时位置和路径信息，结合四自由度无人帆船运动学模型，得到无人帆船的路径跟踪误差动态；根据得到的无人帆船路径跟踪误差动态，设计双固定时间侧滑角观测器来估计无人帆船的侧滑角；根据无人帆船的固定时间视线法制导角的参考航向来设定逆风航行模式、顺风航行模式和路径跟踪模式，再根据无人帆船参考航向角来操控无人帆船的帆和舵，从而实现无人帆船路径跟踪制导。

主权项：1.一种无人帆船路径跟踪的固定时间制导方法，其特征在于，所述制导方法包括以下步骤：S1，建立四自由度无人帆船运动学模型和动力学模型为： 其中，x表示帆船位置的横坐标，y表示帆船位置的纵坐标，ψ表示帆船的艏向，φ表示帆船的横摇，表示求导运算，u表示帆船的前进方向速度，v表示帆船的横向速度，p表示帆船的横摇角速度，r表示帆船的艏摇角速度。m是帆船的总质量，和是纵荡和横荡附加质量，Izz和Ixx是纵荡，垂荡惯性矩，和是附加惯性矩，Fxi和Fyi分别用i＝s,r,h,k表示帆、舵、船体和龙骨在纵荡和横荡方向的受力，Mxi和Mzi分别表示横摇和艏摇力矩；S2，在满足航海实践情况下确定航路点，进而生成一条包含所有航路点的参数化路径，根据无人帆船的实时位置和路径信息，结合四自由度无人帆船运动学模型，得到无人帆船的路径跟踪误差动态；S3，根据得到的无人帆船路径跟踪误差动态，设计双固定时间侧滑角观测器来估计无人帆船的侧滑角，所述双固定时间侧滑角观测器为： 其中g1＝Ucosψ-ψr+β，g2＝Usinψ-ψr+β，和分别是xe和g1的估计值，和分别是ye和g2的估计值，是β的估计值；为观测器的误差，且sigh·＝|·|hsign·，λβkk＝1,2,3,4，μmm＝1,2,3,4和κnn＝1,2均为正的调节参数，0＜αii＝1,2,3,4＜1，ρii＝1,2,3,4＞1，满足αi＝iα-i-1，ρi＝iρ-i-1和α∈1-ε1,1，ρ∈1,1+ε2，其中ε1和ε2是足够小的正数；S4，定义无人帆船的固定时间视线法制导角，实现路径跟踪制导，将无人帆船的固定时间视线法制导角定义为： 其中：Δ为前视距离，ky1和ky2为正的调节参数，0＜m＜1，n＞1；S5，根据无人帆船的固定时间视线法制导角的参考航向来设定逆风航行模式、顺风航行模式和路径跟踪模式，分别计算得到每种制导模式的无人帆船参考航向角，再根据无人帆船参考航向角来操控无人帆船的帆和舵，从而实现无人帆船路径跟踪制导。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工程大学 一种无人帆船路径跟踪的固定时间制导方法

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