中國海洋大學張文樂獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國海洋大學申請的專利一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統的協同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:CN120335310B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-29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:202510795568.5,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統的協同控制方法是由張文樂;符淳亮;孟凡鑫;黎明設計研發完成,并于2025-06-16向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統的協同控制方法在說明書摘要公布了:本發明屬于無人船控制的技術領域,具體公開了一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統的協同控制方法,包括以下步驟:步驟S1、建立多欠驅動無人船系統的全驅模型;步驟S2、設計固定時間擾動觀測器;步驟S3、設計固定時間自適應RBF神經網絡觀測器,對輸入飽和項進行估計;步驟S4、根據協同控制目標和網絡拓撲結構,建立協同跟蹤誤差系統;步驟S5、建立固定時間終端滑模面,獲得分布式終端滑??刂坡?;步驟S6、構建固定閾值事件觸發機制,設計分布式事件觸發?終端滑??刂破?,通過控制器的輸出指令實現系統的協同跟蹤控制。本發明同時實現了“快速協同控制”與“節約通訊資源”兩大指標,解決了多欠驅動無人船系統的固定時間協同跟蹤控制問題。
本發明授權一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統的協同控制方法在權利要求書中公布了:1.一種輸入飽和約束下的多欠驅動無人船系統協同控制方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟S1、建立多欠驅動無人船系統的全驅模型; 所述全驅模型的公式為: ; 其中,Bi為狀態轉移矩陣,qi為慣性坐標系下的位置信息,τci為無飽和約束下的多欠驅動無人船系統控制輸入信息;Δτi為飽和輸入引起的差值;di為外部擾動信息;fi為非線性項信息; 步驟S2、設計針對所述全驅模型的固定時間擾動觀測器,用于實現擾動的固定時間估計; 步驟S3、設計固定時間自適應RBF神經網絡觀測器,用于對多欠驅動無人船系統的輸入飽和項進行估計; 所述步驟S3中固定時間自適應RBF神經網絡觀測器的公式如下: ; 其中:為速度向量wi的估計值,Bi為轉移矩陣,τci為無飽和約束下的多欠驅動無人船系統控制輸入信息;fi為非線性項信息;是擾動信息di的估計值;m=1,2;a0,為正對角增益矩陣,用于調節觀測器的收斂速度;冪次,,是自適應RBF神經網絡最優權重Wi的估計值;為有界的神經元徑向基函數向量,滿足,為正常數; 步驟S4、根據協同控制目標和網絡拓撲結構,建立協同跟蹤誤差系統; 步驟S5、建立固定時間終端滑模面,并對其求導獲得等效的分布式終端滑??刂坡桑?固定時間終端滑模控制器為: ; 其中:,表示第i條無人船在x軸方向上的終端滑模控制器,表示第i條無人船在y軸方向上的終端滑??刂破?; 定義第i條船的協同跟蹤誤差: ; ; 其中zi=[zi1,zi2]T為第i條船協同跟蹤誤差的位置信息,zi1為x軸方向的位置信息,zi2為y軸方向位置信息;為第i條船協同跟蹤誤差的速度信息,為x軸方向的速度信息,為y軸方向的速度信息; aij為圖鄰接矩陣第i行第j列元素,Ei為第i條船的期望編隊信息,Ej為第j條船的期望編隊信息,bi為牽制增益;q0為期望軌跡的位置信息,w0為期望軌跡的速度信息;wj為第j條船的速度信息;aid=bi+di in,其中di in為第i條船的入度; Si為固定時間終端滑模面,計算公式如下: ; 其中,且 ; 其中m=1,2;已知常數as0,bs0,r11,1r22,為正數;;; 為等效控制部分, 為固定時間控制部分; , , 參數,αn,βn,r3,r4均為正常數,,;為輸入飽和補償項; 如下: ; 其中:m=1,2,是一個待設計參數;是非負函數,且滿足當時; 步驟S6、構建固定閾值事件觸發機制,結合滑模帶思想設計分布式事件觸發-終端滑??刂破鳎ㄟ^控制器的輸出指令實現多欠驅動無人船系統的協同跟蹤控制。
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