申请/专利权人：大连海事大学

申请日：2021-11-05

公开（公告）日：2024-04-30

公开（公告）号：CN114217603B

主分类号：G05D1/43

分类号：G05D1/43;G05D1/622

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.30#授权;2022.04.08#实质审查的生效;2022.03.22#公开

摘要：本发明公开了一种多无人船编队安全优化控制系统，包括获取无人船输入输出状态信息并滤波的滤波模块，获取并存储无人船输入输出状态滤波信息的数据收集模块，获取数据集并学习无人船模型的模型信息学习模块，获取存在信息交互关系的无人船信息并发送至编队跟踪控制模块和安全避碰避障控制模块中的信息交互通讯网络拓扑模块，获取无人船的航行信息和交互信息计算标称控制输入的编队跟踪控制模块，获取标称控制输入信息与交互信息计算安全优化的纵向速度控制输入和参考艏向角的安全避碰避障控制模块，计算艏向角控制输入的艏向角跟踪预测控制模块。该系统可以在复杂海洋环境下规避动静态障碍物和船与船的碰撞。实现多无人船的无风险编队跟踪控制。

主权项：1.一种多无人船编队安全优化控制系统，用于控制编队中每艘无人船以编队形式跟踪给定参考轨迹，其特征在于：包括滤波模块、数据收集模块、数据驱动模型信息学习模块、信息交互通讯网络拓扑模块、编队跟踪控制模块、安全避碰避障控制模块、艏向角预测跟踪控制模块；所述滤波模块用于获取每个受控无人船的运动学与动力学模型的受控无人船输入信息τi、受控无人船输出地球坐标系下的速度信息qi、无人船艏向角速度信息ri和无人船艏向角信息进而计算得到所述地球坐标系下的滤波速度信息qif、无人船艏向角速度滤波信息rif、地球坐标系下的位置控制输入滤波信息giq、艏向角速度控制输入滤波信息gir、位置回归向量滤波信息Niq和艏向角回归向量滤波信息Nir；其中所述受控无人船输入信息τi包括纵向速度τiu和艏向角速度τir；所述数据收集模块用于获取滤波模块输出的所述地球坐标系下的滤波速度信息qif、无人船艏向角速度滤波信息rif、地球坐标系下的位置控制输入滤波信息giq、艏向角速度控制输入滤波信息gir、位置回归向量滤波信息Niq和艏向角回归向量滤波信息Nir，将存储到数据集Siq和Sir中；所述数据驱动模型信息学习模块,用于获取数据收集模块所输出的数据集Siq和Sir、受控无人船输出地球坐标系下的速度信息qi和无人船艏向角速度信息ri，并学习得到位置运动模型的待求解估计信息fiq及艏向角方向待求解估计信息fir；所述信息交互通讯网络拓扑模块用于获取无人船编队中与受控无人船信息交互的受控无人船在地球坐标系下的位置信息pj、在地球坐标系下的速度信息qj、位置运动模型的待求解估计信息fiq，并将在地球坐标系下的位置信息pj、在地球坐标系下的速度信息qj和位置运动模型的待求解估计信息fiq发送至编队跟踪控制模块和安全避碰避障控制模块；所述编队跟踪控制模块获取所述在地球坐标系下的位置信息pj、在地球坐标系下的速度信息qj和位置运动模型的待求解估计信息fiq计算地球坐标系下标称控制输入信息所计算的地球坐标系下标称控制输入信息输入至所述安全避碰避障控制模块；所述安全避碰避障控制模块用于获取编队跟踪控制模块输出的地球坐标系下标称控制输入信息和所述信息交互通讯网络拓扑模块输出的所述在地球坐标系下的位置信息pj、在地球坐标系下的速度信息qj和位置运动模型的待求解估计信息fiq，计算安全纵向速度控制输入τiu和参考艏向角并将安全纵向速度控制输入τiu输出至所述受控无人船，将参考艏向角输入至所述艏向角跟踪预测控制模块；所述艏向角跟踪预测控制模块根据所述参考艏向角无人船艏向角速度信息ri以及艏向角方向待求解估计信息fir得出艏向角速度控制输入值τir，并将艏向角速度控制输入值τir输入至所述受控无人船。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连海事大学 一种多无人船编队安全优化控制系统

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