科创中国

电子信息技术,智能交通技术

本发明公开一种基于改进模型预测控制抗干扰的舵鳍联合减摇控制系统，旨在解决常规舵鳍联合减摇控制系统存在时变干扰、模型失配和频繁操舵操鳍问题，具体包括以下步骤：构建了考虑时变干扰的离散化三自由度船舶数学模型；以舵角鳍角作为系统输入，设计滑模观测器对干扰和系统输出进行实时观测，并将其反馈给模型预测控制器(MPC)；MPC基于扰动增量式数学模型对系统动态输出进行预测，设定期望输出值，将船舶运动控制问题转化为求解二次规划最优解问题，在添加舵角鳍角等约束条件下求解出最优控制律；滤波器对控制律进行高频降噪。本发明观测精度高，减摇效果好，抗扰能力强，避免频繁操舵操鳍引起的执行机构磨损和能源损耗。

为解决常规舵鳍联合减摇控制系统中存在时变干扰、模型失配和频繁操舵操鳍的问题，本发明提出了一种改进模型预测控制抗干扰的舵鳍联合减摇控制系统，所述方法操作简单、计算量小、实用性强。 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 设计了一种基于改进模型预测控制抗干扰的舵鳍联合减摇控制系统，具体包括MPC模型预测控制器、滑模观测器、船舶运动系统、滤波器。首先构建了考虑时变干扰的离散化三自由度船舶数学模型；其次，以舵角鳍角作为系统输入，设计滑模观测器对时变干扰和系统输出进行实时观测，并将其反馈给MPC；然后，MPC基于扰动增量式数学模型对系统未来动态进行预测，设定期望输出值，搭建目标函数，将船舶运动控制问题转化为求解二次规划最优解问题，在添加舵鳍等约束条件的情况下求解出最优控制律；最后通过滤波器对控制律进行高频降噪和柔顺处理，仿真结果验证该系统观测精度高，减摇效果好，抗扰能力强，避免了频繁操舵操鳍引起的执行机构磨损和能源损耗。具体包括以下步骤： 步骤一、构建考虑时变干扰的离散线性化的船舶三自由度(横摇、艏摇、横荡)数学模型： 选取采样k(k>0

此技术为哈尔滨理工大学孙明晓研发，承担本专科及研究生层次普通高等学历教育工作承担科学技术研究工作

点击查看