[发明专利]基于误差船舶航向的控制方法及装置

权利要求书

1.一种基于误差船舶航向的控制方法，其特征在于，包括：

基于预先确定的船舶数学模型确定第一控制量；根据如下公式确定第一控制量：

其中，M(x)为惯性矩阵，τ_FF为第一控制量，σ(x)为阻尼项，x_d为船舶航向角的期望值；

基于当前时刻的测量值与期望值之间的误差，确定反馈控制误差总量；基于如下公式确定所述反馈控制误差总量τ_FB：

其中，为当前时刻的测量值与期望值之间的误差，为比例矩阵，为积分矩阵，Kp、Ki为控制器调节参数，r表示艏摇角速度；

基于所述第一控制量和所述反馈控制误差总量确定第二控制量；

第二控制量τ根据如下公式确定：

基于所述第二控制量控制所述船舶航向；其中基于非线性PID算法，以及所述第二控制量中的第二对地速度，控制所述船舶的对地速度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述船舶数学模型为两个自由度的数学模型，所述两个自由度分别对应对地速度以及艏摇角速度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于非线性PID算法，以及所述第二控制量中的第二对地速度，控制所述船舶的对地速度包括：

基于如下公式确定PID参数，基于PID参数控制所述船舶的对地速度：

其中，U(t)为第二对地速度，sin[ae(t)]为非线性的误差，a为设计参数，PID参数中的p为比例信号，PID参数中的i为积分信号，PID参数中的d为微分信号。

4.一种基于误差船舶航向的控制装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于基于预先确定的船舶数学模型确定第一控制量；根据如下公式确定第一控制量：

其中，M(x)为惯性矩阵，τ_FF为第一控制量，σ(x)为阻尼项，x_d为船舶航向角的期望值；

所述确定模块还用于，基于当前时刻的测量值与期望值之间的误差，确定反馈控制误差总量；基于如下公式确定所述反馈控制误差总量τ_FB：

其中，为当前时刻的测量值与期望值之间的误差，为比例矩阵，为积分矩阵，Kp、Ki为控制器调节参数，r表示艏摇角速度；

所述确定模块还用于，基于所述第一控制量和所述反馈控制误差总量确定第二控制量；第二控制量τ根据如下公式确定：

控制模块，用于基于所述第二控制量控制所述船舶航向，其中基于非线性PID算法，以及所述第二控制量中的第二对地速度，控制所述船舶的对地速度。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述船舶数学模型为两个自由度的数学模型，所述两个自由度分别对应对地速度以及艏摇角速度。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求1至3任一项所述的方法的步骤。

7.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现权利要求1～3中任一项所述的基于误差船舶航向的控制方法。