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专利号: 2019110646821
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.本发明提供了一种基于干扰观测器的船舶动力定位系统非线性无偏预测控制方法,其特征在于,所述方法包含以下步骤:(1)考虑风、浪、流造成的低频环境干扰影响,建立动力定位船舶运动数学模型;

(2)基于干扰观测器对未知环境干扰进行估计,得到干扰估计值 并将其作为反馈信号作用于外环控制环节中,可抵消其对控制对象的影响;

(3)基于不含干扰的动力定位系统标称模型,定义NMPC最优化问题,求解得控制时域内的最优控制输入序列,并将序列的第一个元素 作用于系统,得到当前时刻的控制输入

2.根据权利要求1所述的一种基于干扰观测器的船舶动力定位系统非线性无偏预测控制方法,其特征在于,根据船舶运动数学模型,设计的非线性干扰观测器为:式中:式中: 为干扰d(t)的估计,p(t)为干扰观测器的辅助状态变量,L0为正定观测器增益矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种基于干扰观测器的船舶动力定位系统非线性无偏预测控制方法,其特征在于,定义NMPC最优化问题:s.t.xk+j|k=f(xk+j-1|k,uk+j-1|k),j=1,2,...,Npyk+j|k=Hxk+j|k,j=1,2,...,Np

umin≤uk+j|k≤umax,j=0,1,...,Nc-1式中: wy≥0,wu>0分别为对输出和控制输入的对角惩罚矩阵,rk为参考输入信号,Np为预测时域,Nc<Np为控制时域。下标k+i|k表示从当前时刻k出发未来时刻i时的预测状态或输入,Uk=[uk|k;uk+1|k;...;uk+N-1|k]为k时刻控制时域内未来控制输入序列。

假设控制时域以外控制量不变,即当j=Nc,Nc+1,…,Np-1时uk+j|k=uk+j-1|k。求解NMPC最优化问题,得到控制时域内的最优控制输入序列:将序列的第一个元素 作用于系统,并将干扰估计值 作为反馈信号作用在外环控制环节中,即得当前时刻的控制输入: