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龍圖騰網(wǎng)恭喜江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司申請(qǐng)的專利用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法、介質(zhì)及設(shè)備獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115390564B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-05-13發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211052751.9，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G05D1/43；該發(fā)明授權(quán)用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法、介質(zhì)及設(shè)備是由劉正浩;李小靈;繆愛琴;林源;王小龍;樊濤設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-08-31向國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法、介質(zhì)及設(shè)備在說明書摘要公布了：本申請(qǐng)涉及船舶技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法、介質(zhì)及設(shè)備。本申請(qǐng)的編隊(duì)控制方法融合了自適應(yīng)控制律、動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高增益觀測(cè)器以及最小參數(shù)學(xué)習(xí)算法，只依賴于跟隨船的視距、視線角、位置和艏搖角信息，編隊(duì)控制器只需在線調(diào)節(jié)兩個(gè)學(xué)習(xí)參數(shù)，便可實(shí)現(xiàn)相對(duì)于領(lǐng)航船的預(yù)設(shè)編隊(duì)布局。考慮欠驅(qū)動(dòng)領(lǐng)航船和跟隨船的速度信息都不可知以及模型的不確定性和未知外界擾動(dòng)的情況，不僅增強(qiáng)了多船編隊(duì)系統(tǒng)抑制不確定模型和外界擾動(dòng)的容錯(cuò)性，還通過減少計(jì)算量增強(qiáng)了無人船舶編隊(duì)系統(tǒng)的魯棒性。

本發(fā)明授權(quán)用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法、介質(zhì)及設(shè)備在權(quán)利要求書中公布了：1.用于欠驅(qū)動(dòng)水面無人船舶的編隊(duì)控制方法，其特征在于，包括以下步驟：1基于改進(jìn)的自適應(yīng)控制律，設(shè)計(jì)跟隨船運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬控制律，以鎮(zhèn)定視距和視線角跟蹤誤差，從而構(gòu)建出跟隨船前進(jìn)方向虛擬控制律；步驟1包括構(gòu)建無人船舶數(shù)學(xué)模型的步驟：船舶的自由度運(yùn)動(dòng)采用大地坐標(biāo)系和船體坐標(biāo)系，每艘無人船舶的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為：其中，η＝[x,y,ψ]T指無人船舶在大地坐標(biāo)系下的位置向量，x,y指無人船舶的位置，ψ指無人船舶的艏搖角，v＝[u,v,r]T指無人船舶在船體坐標(biāo)系下的速度向量，u、v、r分別指無人船舶的前進(jìn)速度、橫漂速度和艏搖角速度，Rψ指的是與無人船舶艏搖角有關(guān)的旋轉(zhuǎn)矩陣，為： 每艘無人船舶的動(dòng)力學(xué)方程為： 其中，dwu、dwv、dwr分別表示外界擾動(dòng)作用在無人船舶前進(jìn)、橫漂和艏搖三個(gè)通道上的力或力矩，mu、mv、mr是無人船舶模型中的慣性力系數(shù)，c13、c23、c31、c32是無人船舶模型中的向心力和科氏力系數(shù)，d11、d22、d23、d32、d33是無人船舶模型中的水動(dòng)力阻尼系數(shù)，gu、gv、gr表示無人船舶的未建模動(dòng)力學(xué)，τu、τr表示無人船舶的執(zhí)行器輸入，其中，τu為無人船舶前進(jìn)方向的推力，τr為無人船舶艏搖角速度方向的力矩；由于無人船舶是欠驅(qū)動(dòng)的，所以無人船舶模型的橫漂方向上沒有執(zhí)行器輸入；定義跟隨船對(duì)領(lǐng)航船的視距ρL和視線角λL；設(shè)領(lǐng)航船和跟隨船的位置向量分別為ηL和η，他們的速度向量分別表示為νL和ν，則視距ρL和視線角λL分別定義為： 和其中，tan-1是正切函數(shù)的逆函數(shù)，跟隨船所期望的視距和視線角分別為ρLd和λLd；編隊(duì)跟蹤誤差定義為ρLe＝ρL-ρLd，λLe＝λL-λLd，其中ρLe為跟隨船的視距誤差，λLe為跟隨船的視線角誤差；在步驟1中，所述自適應(yīng)控制律利用領(lǐng)航船的位置和艏搖角，使得跟隨船對(duì)領(lǐng)航船舶的視距ρL和視線角λL跟蹤期望的ρLd和λLd，首先計(jì)算領(lǐng)航船和跟隨船間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并根據(jù)跟隨船的視距誤差ρLe和視線角誤差λLe，設(shè)計(jì)所述跟隨船運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬控制律：和其中，kρ和kλ是控制增益，∈1和∈2是正常數(shù)，p為正常數(shù)；在步驟1中，所述自適應(yīng)控制律為所述跟隨船前進(jìn)方向虛擬控制律基于領(lǐng)航船舶和跟隨船之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)、跟隨船的視距誤差ρLe和跟隨船的視線角誤差λLe，領(lǐng)航船和跟隨船間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程為： 其中Δρ＝uLcosψL-λL-vLsinψL-λL+vsinψ-λL，Δλ＝uLsinψL-λL+vLcosψL-λL-vcosψ-λL，Δρ和Δλ具有共同的上界p0，即：Δρ≤p0,Δλ≤p0,p0＝|uL|+|vL|+|v|，假設(shè)無人船舶的橫漂速度是無源有界的，并且領(lǐng)航船的前進(jìn)速度是有界的，存在一個(gè)正常數(shù)p，使得p0≤p；跟隨船的視距誤差ρLe和視線角誤差λLe的導(dǎo)數(shù)為： 其中wρ＝ucosψ-λL，wλ＝usinψ-λL，根據(jù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和誤差導(dǎo)數(shù)方程設(shè)計(jì)所述跟隨船運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬控制律： 對(duì)步驟1中的虛擬運(yùn)動(dòng)學(xué)控制律和進(jìn)行處理，令其中αu和αψ分別為u和ψ的虛擬控制律： αu和αψ即為所述跟隨船前進(jìn)方向虛擬控制律；2利用步驟1中的跟隨船運(yùn)動(dòng)學(xué)虛擬控制律和跟隨船前進(jìn)方向虛擬控制律，采用動(dòng)態(tài)面控制技術(shù)，鎮(zhèn)定跟隨船的艏搖角跟蹤誤差，進(jìn)而構(gòu)建出跟隨船艏搖方向虛擬控制律；3構(gòu)建高增益觀測(cè)器以估計(jì)跟隨船的速度；4在跟隨船不確定模型和受到外界擾動(dòng)情況下鎮(zhèn)定前進(jìn)速度誤差ue和艏搖角速度誤差re，結(jié)合所述高增益觀測(cè)器、所述跟隨船前進(jìn)方向虛擬控制律和所述跟隨船艏搖方向虛擬控制律，基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和最小參數(shù)學(xué)習(xí)算法，為跟隨船構(gòu)建自適應(yīng)輸出反饋編隊(duì)控制律。

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