恭喜哈爾濱工程大學陳展翱獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜哈爾濱工程大學申請的專利考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN117850423B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-04-29發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410002725.8,技術領域涉及:G05D1/43;該發明授權考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法是由陳展翱;孫延超;陳哲;李家雨;鐘昊呈;李子恰;張世程;秦洪德設計研發完成,并于2024-01-02向國家知識產權局提交的專利申請。
本考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法在說明書摘要公布了:考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法,屬于無人艇控制技術領域。為了解決目前多簇控制沒有考慮USV多簇控制中推進器故障的問題,以及存在資源浪費問題。本發明針對被分為s個簇群的多USV系統,首先確定虛擬領航者USV的位置信息和速度信息和第σi簇的USV的動力學模型,然后根據通訊拓撲結構選擇合適的USV作為牽制節點,借助自適應輸入方法對推進器故障信息進行補償,利用神經網絡技術對系統模型的非線性不確定性和外界干擾進行估計,進行設計事件觸發機制和基于事件觸發的多簇USV分布式容錯跟蹤控制方法,進而實現多USV群簇同步事件觸發控制。
本發明授權考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮推進器故障的多USV群簇同步事件觸發控制方法,其特征在于,針對一個多USV系統中的每個USV,建立USV的運動學和動力學方程;所述多USV系統包含N艘USV,編號分別為1,2...N;N艘USV被分為s簇,{v1,v2,....vs}表示s簇的節點集合;如果第i艘USV和第j艘USV屬于同一簇,那么σi=σj;USV之間的通訊拓撲為有向圖;第σi簇的虛擬領航者USV的速度信息和加速度信息為 其中,vησi為第σi簇的虛擬領航者USV慣性坐標系下的速度信息;vσi為第σi簇的虛擬領航者USV運動坐標系下的速度信息;Jσi是慣性坐標系與運動坐標系之間的轉換矩陣;基于USV的運動學和動力學方程,第σi簇的第i艘跟隨者USV的動力學模型表示為: 式中,ηi表示第i艘跟隨者USV對應的η,η=[x,y,ψ]T表示USV在慣性坐標系下的位置x,y與姿態ψ;vηi為第i艘跟隨者USV慣性坐標系下的速度信息;Mηi為慣性坐標系下的質量慣性矩陣,Cηi為慣性坐標系下的科氏力和向心力矩陣,Dηi為慣性坐標系下的水動力阻尼矩陣,giηi為重力和浮力產生的恢復力和力矩向量,wi是未知外界干擾;為推進器故障下作用在USV的控制力和力矩;基于的故障模型,將3轉化為: 其中,Fi表示模型不確定性和外界干擾組成的廣義干擾,采用神經網絡逼近的方式對Fi進行逼近;ρit為推進器乘法故障,其滿足0ρit≤1;rit=[ri1t,ri2t,ri3t]T為推進器加法故障,其中ri1t,ri2t為控制力加法故障,ri3t為控制力矩加法故障;然后進行有向通訊拓撲下分簇一致性牽制節點選取:基于USV之間的通訊拓撲為有向圖,確定通訊拓撲的有向生成樹,將有向圖對應的Laplacian矩陣L=[lij]定義為和lij=-aij,i≠j;aij表示有向圖中節點j能否接收節點i的信息,能aij=1,否則aij=0;度矩陣定義為對于虛擬領航者和跟隨者之間的通訊關系,用對角矩陣B=diagb1,…,bN來描述,如果節點i接收到領航者的信息,那么bi=1,否則bi=0;基于牽制控制方法確定牽制節點,并確定牽制控制部分: 其中,是第i個USV集群Ξσi的子集群;表示第i艘USV可接收到其他分組中的USV發送的信息,表示第i個USV集群Ξσi中可接收到其他分組中的USV的集合;表示第i個USV集群Ξσi中除去之后的USV的集合,表示第i艘USV不能接收其他USV傳輸的信息;將滿足條件和的USV做為牽制節點;然后基于事件觸發機制,采用多簇USV分布式事件觸發容錯控制律進行控制;所述的事件觸發機制如下: 式中:為第i艘USV的觸發時刻,是第j艘USV的觸發時刻;為第i艘USV觸發時刻的位置誤差,為此時第i艘USV的速度誤差;參數κi,λ1,λ2均為正常值;inf表示下確界;所述的多簇USV分布式事件觸發容錯控制律如下:τit=τ1it+τ2it+τ3it+τ4it14 式中,為自適應更新律;sign·為符號函數;神經網絡估計律為是權重矩陣ωi的估計值,權重矩陣估計誤差Φi表示激活函數;為對不確定項上界進行逼近的自適應律,不確定項上界逼近誤差是不確定項上界逼近值的估計值,△i是正常值; 式中,mi和ni為自適應牽制參數,如果第i艘USV被選為牽制節點,那么mi0,ni0,否則mi=0,ni=0;控制參數為常數;自適應牽引參數mi和ni更新方式如下: 式中,h1i,h2i是一個正常數;μ1it,μ2it是恒為正的連續有界函數;和為自適應牽制參數的估計值。
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