申请/专利权人：上海海事大学

申请日：2021-09-17

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN113791623B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D109/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2021.12.31#实质审查的生效;2021.12.14#公开

摘要：本发明提供一种具有横摇约束的欠驱动船舶航向制导方法，具体步骤包括：步骤S1、设定路径xpω,ypω和路径参数ω；步骤S2、根据步骤S1获取路径点坐标xp,yp信息和路径切向角αp信息；步骤S3、通过测量获得船舶位置坐标x,y信息和船舶运动状态信息；步骤S4、根据步骤S3所获得的船舶位置坐标信息和船舶运动状态信息估计横向漂角；步骤S5、结合步骤S1～步骤S4所获取的船舶信息，计算指令航向角ψd。本发明有效提高了恶劣海况下的指令航向角的精度，实现了对船舶航向的准确控制。

主权项：1.一种具有橫摇约束的欠驱动船舶航向制导方法，其特征在于，包括：步骤S1、设定路径xpω,ypω和路径参数ω；步骤S2、根据步骤S1获取路径点坐标xp,yp信息和路径切向角αp信息；步骤S3、通过测量获得船舶位置坐标x,y信息和船舶运动状态信息；步骤S4、根据步骤S3所获得的船舶位置坐标信息和船舶运动状态信息估计横向漂角；步骤S5、结合步骤S1～步骤S4所获取的船舶信息，计算指令航向角ψd；步骤S2中所述的路径切向角αp由如下公式计算： 其中，步骤S2中所述的路径点坐标xp,yp和路径切向角αp分别由路径xpω,ypω和路径切向角αpω在某一相同t时间计算获得；步骤S3所述的船舶运动状态信息包括某一相同t时间的纵荡速度u、橫摇角φ、航向角ψ、橫摇角速度p和航向角速度r；步骤S4所述的估计横向漂角具体包括如下步骤：步骤S401、根据某一相同t时间的船舶位置坐标x,y信息，计算切向跟踪误差xe和垂向跟踪误差ye；步骤S402、根据步骤S401中的切向跟踪误差xe和垂向跟踪误差ye计算横向漂角β的估计值步骤S401所述的切向跟踪误差xe和垂向跟踪误差ye的计算公式如下：xe＝x-xpcosαp+y-ypsinαpye＝-x-xpsinαp+y-ypcosαp步骤S402所述的横向漂角β的估计值采用如下公式计算： 其中，为g的估计；所述的可由降阶观测器的方法计算获得，降阶观测器公式如下： 其中，M为虚拟状态，为M对时间t的导数，k1为设计的正常数，为αp对时间t的导数；根据所获取的路径切向角αp、横向漂角β的估计值和垂向跟踪误差ye，步骤S5中所述的指令航向角ψd采用如下公式计算： 其中，Δ为前视距离。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海海事大学 一种具有横摇约束的欠驱动船舶航向制导方法

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