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龍圖騰網(wǎng)獲悉桂林理工大學申請的專利激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN114967704B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-23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?zhí)?專利號為：202210689622.4，技術(shù)領域涉及：G05D1/43；該發(fā)明授權(quán)激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法是由周國清;林錦純設計研發(fā)完成，并于2022-06-17向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法在說明書摘要公布了：本發(fā)明公開了一種激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法。此方法包括：建立無人船的航向控制模型；設計LQR?PD航向控制算法；設計LOS引導率；結(jié)合LQR?PD算法和LOS引導率，形成無人船路徑跟蹤級聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)無人船的路徑跟蹤控制。LQR?PD航向控制算法巧妙結(jié)合了LQR和PD算法。對比PID算法，LQR?PD算法的收斂速度更快，超調(diào)量更小；在路徑跟蹤實驗中，LQR?PD算法能減小橫向偏差，減少震蕩，加快收斂速度。本發(fā)明方法容易在微型控制器實現(xiàn)。最終在本團隊研發(fā)的激光雷達測深無人船上實現(xiàn)了本發(fā)明。

本發(fā)明授權(quán)激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種激光雷達測深無人船抑制超調(diào)和提高快速航向控制方法，其特征在于，所述方法包括： 建立無人船的航向控制模型； 設計LQR-PD航向控制算法； 設計LOS引導率； 結(jié)合LQR-PD算法和LOS引導率，形成無人船路徑跟蹤級聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)激光雷達測深無人船的路徑跟蹤控制其中； 定義大地坐標系，取任意地球的一點為坐標原點，正X方向指向正北方，正Y方向指向正東方，正Z方向垂直XOY平面指向地心； 定義船體坐標系，取無人船中心為坐標原點，取船的前進方向為正X，取前進方向的右邊為正Y，而Z則指向地面； LQR-PD航向控制算法和LOS引導率的設計，包括以下步驟： 步驟1：建立無人船的航向控制模型： ； 其中，r為船轉(zhuǎn)動的角速度，d為推進器到船中線的垂直距離，m33為慣性矩，慣性矩包括船的轉(zhuǎn)動慣性矩和附加慣性矩，d33為水阻力，為轉(zhuǎn)動力矩，無人船為雙推進器驅(qū)動，差速轉(zhuǎn)動，可得 ； 其中，F(xiàn)l、Fr為左右推進器的推力；由于推進器推力與控制指令成正比，所以令，其中a為比例系數(shù)，nl，nr為左右推進器的控制指令；為方便控制器設計，令；為控制指令常量，決定了無人船的前進速度；?n為控制指令變量，決定了轉(zhuǎn)動力矩；由上述各式可得無人船的航向控制模型為： ； 步驟2：設計LQR-PD航向控制算法： 設航向誤差為Ψe，則： ； 其中，Ψd表示當前的期望航向，對上式求導可得： ； 將上式與無人船的航向控制模型結(jié)合可得狀態(tài)空間表達式： ； 使用LQR-PD算法計算控制率： LQR算法能找到使函數(shù)取得最小值的最優(yōu)控制率；其中Q，R為狀態(tài)變量和輸入的權(quán)重矩陣；確定Q，R后，可使用MATLAB的lqr函數(shù)計算得到K=lqrA,B,Q,R； 將微分項引入到最優(yōu)控制率中得到新的控制率： ； 步驟3：設計LOS引導率： 計算無人船與路徑的橫向偏差： ； 其中，為期望路徑角，連接xk-1,yk-1，xk,yk的直線為當前期望路徑； 計算航向誤差角， 其中，△為前視距離； 計算期望航向角為： ； 步驟4：結(jié)合LQR-PD算法和LOS引導率，形成無人船路徑跟蹤級聯(lián)系統(tǒng)，實現(xiàn)激光雷達測深無人船的路徑跟蹤控制。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人桂林理工大學，其通訊地址為：541004 廣西壯族自治區(qū)桂林市七星區(qū)建干路12號；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。