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专利号: 202211571430X
申请人: 广州大学
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:2026-05-13
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、对无人艇进行建模,得到状态方程;

S2、定义误差系统,并设计第一虚拟控制律;

第一虚拟控制律设计如下:

(3)

其中,、为正数的设计参数;为的导数;为常数,且;;

S3、设计事件触发机制;

S4、设计第二虚拟律;

构造第二虚拟控制律:

(8)

(9)

其中,、、、、均为正数,;是的估计值,且估计误差,,表示二范数;

S5、设计自适应律、、;

S6、对算法进行仿真实验。

2.根据权利要求1所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S1中,无人艇的数学模型给定如下:(1)

其中,,和分别表示位置和速度;表示的导数;表示的导数;表示系统输出;为惯性阻尼矩阵;表示时变的质量矩阵;为系统执行器失效的非线性模型,为执行器的健康系数,为执行器不可控特性,和均为时变的。

3.根据权利要求2所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S2中,定义误差系统如下:(2)

其中,为同步误差,是虚拟控制误差,是第一虚拟控制律,为领导者输出信号;表示从领导者到第个跟随者的信息传输系数;如果跟随着能从领导者获取信息,则,反之;表示权重参数;

第一虚拟控制律设计如下:

(3)

其中,、为正数的设计参数;为的导数;为常数,且;。

4.根据权利要求3所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S3中,在传统的时间触发机制中,无人艇执行器输入是定时更新的,这需要占用大量的通信资源;因此设计了切换阈值事件触发机制,进一步降低的更新频率,从而缓解系统通信压力;事件触发机制设计如下:其中,、、和都是正数;;为测量误差;表示控制器的信号更新时刻,表示初始时刻,为正整数;表示下确界;为第二虚拟控制律;

每当触发事件时,控制量将作用于执行器,控制量将保持到下一个事件被触发;显然,控制信号更新机制可以降低更新频率,从而减轻通信压力。

5.根据权利要求4所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S4中,由于系统模型存在不确定部分,利用神经网络逼近处理系统模型的不确定部分,并根据虚拟控制误差设计虚拟控制律和自适应律、、;S4具体包括:系统中存在连续非线性函数,其中表示输入向量,且,如果则;表示的导数;引入一个未知的正参数,其中表示二范数;参数可以通过估计,即为参数的估计值,那么最终估计误差可以定义为;因此,利用神经网络逼近非线性连续函数的表达式如下:(7)

其中,为理想未知权值向量,且;表示的转置;为基函数向量,且;为神经网络的节点数,且;为逼近误差,满足,且;且S4.12,可根据反步设计方法,利用上述神经网络与虚拟控制误差构造第二虚拟控制律:其中,、、、、均为正数,;是的估计值,且估计误差,,表示二范数。

6.根据权利要求5所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S5中,设计自适应律、、:(10)

其中,、、、、、、均为正数;令与,并定义其边界和,且,表示上确界,表示下确界;定义自适应参数和来估计和,可以得到估计误差和;,,。

7.根据权利要求6所述的带执行器失效的无人艇固定时间共识控制方法,其特征在于,在S6中,为了验证该算法的有效性,将该算法部署到无人艇;其中,无人艇的相关系统参数如下: ,,,,,,,,,,,;

系统的初始状态如下:,,,,,;假设领导者的输出为;自适应参数的初始值:,和;其中,,,。