哈爾濱工程大學嚴浙平獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉哈爾濱工程大學申請的專利一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調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:CN116107216B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09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:202310212821.0,技術領域涉及:G05B13/04;該發明授權一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調控制方法是由嚴浙平;潘曉麗;周佳加;岳立冬;張超設計研發完成,并于2023-03-08向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調控制方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調控制方法,通過利用編隊中各UUV局部狀態信息估計容錯控制器參數,設計自適應容錯跟蹤控制器,保證跟隨者UUV的運動狀態漸進跟蹤領導者狀態,從而實現穩定的編隊跟蹤控制。本發明可有效實現執行器故障條件下的UUV集群協調控制,并且做到跟隨者航行器能夠跟蹤預先設定的機動路徑。本發明可以有效解決UUV在執行器故障下的集群控制問題。可以保證集群中各UUV在執行器故障干擾的情況下,啟動自適應容錯機制,最終跟隨者航跡均收斂于編隊領航者的期望軌跡,實現多UUV編隊隊形保持。
本發明授權一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調控制方法在權利要求書中公布了:1.一種考慮執行器故障的UUV自適應容錯集群協調控制方法,其特征在于:具體步驟如下: 步驟1:利用反饋線性化方法建立UUV運動學和動力學模型; 步驟2:初始化編隊設置,設置UUV編隊系統中各成員的隨機初始狀態和系統預設參數; 步驟3:通過UUV所搭載的導航設備和傳感器采集編隊系統的位姿信息和速度信息; 步驟4:UUV系統集群結構為領航-跟隨類型,根據使命任務,獲得領航者需跟隨的期望軌跡,跟隨者航行器之間的通訊拓撲圖為固定拓撲圖; 步驟5:判斷UUV集群過程中是否發生執行器故障,若出現執行器故障則進行數據推算判別故障類型; 步驟6:建立系統位置和速度狀態誤差方程; 步驟7:對于跟隨者UUV,利用通訊拓撲信息,結合自適應機制,估計跟隨者UUV故障參數,設計自適應容錯編隊跟蹤控制器,以及參數自適應更新律; 對于第i個跟隨者UUV,建立自適應容錯編隊跟蹤控制器: 其中,為自適應參數,θit為自適應控制增益函數,eit為位置和速度狀態誤差方程; 自適應控制增益函數θit設計為: 其中,σi>0; 參數自適應律設計為: 其中,Λi1,Λi2>0 步驟8:利用步驟7設計的自適應容錯編隊跟蹤控制器計算出各跟隨者UUV的狀態信息,并根據步驟4中通信拓撲向編隊內成員進行信息傳輸; 選取能夠保證系統穩定的反饋控制增益l1,l2,利用UUV集群通信網絡信息,估計動態自適應故障參數和自適應控制增益函數θit,計算出各子編隊跟隨者UUV的狀態信息,并根據集群通信網絡向編隊內成員進行信息傳輸; 步驟9:將步驟8中各跟隨者UUV狀態信息輸入步驟7設計的自適應容錯編隊跟蹤控制器中,推算編隊成員各個自由度的推力,輸入到UUV的各個執行機構,消除執行器故障的影響; 步驟10:在步驟4的通訊交互下,經過較短時間的容錯狀態調整,編隊中各跟隨者UUV的運動狀態最終收斂到其領航者狀態,即實現執行器故障下的多UUV自適應編隊隊形保持并跟蹤領航者期望路徑,任務結束。
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