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本发明公开一种舵鳍系统的预测自抗扰减摇控制方法，旨在解决舵鳍系统存在不确定扰动、状态耦合和输出延迟问题。分析船舶所受外力情况，建立三自由度船舶状态空间方程。针对不可观测状态，采用总扰动的思想解耦模型，分别设计纵摇自抗扰控制器和横艏摇预测观测器。横艏摇预测观测器在传统自抗扰的基础上尽可能多的保留原有的系统模型特性，只把状态耦合项、模型未知项、外部扰动等价为总扰动，单独考虑延迟问题。再利用强化学习不断地将系统的测量状态与模型的预测信息进行比较，并实时地修改预测模型和控制器参数，保证预测输出的准确度。最后利用二次规划求解舵角鳍角控制律。所述方法跟踪精度高，超调量小，减摇效果好。

为解决常规舵鳍系统存在不确定扰动、状态耦合和输出延迟的问题，本发明提出了一种舵鳍系统的预测自抗扰减摇控制方法，所述方法允许在线和连续地执行控制、优化和模型校正，只需进行最少的操作，可用于解决工业过程中的测量延迟、模型不确定问题，操作简单、实用性强。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种舵鳍系统的预测自抗扰减摇控制方法，具体包括舵鳍三自由度状态空间模型建立及解耦、纵摇自抗扰控制器搭建、横艏摇预测观测器搭建、强化学习修正模型和控制器参数和舵角鳍角控制律分配。首先分析船舶所受外力情况，建立三自由度船舶状态空间方程。针对系统存在不可观测状态，采用总扰动的思想将纵摇和横艏摇进行模型解耦，分别设计纵摇自抗扰控制器和横艏摇预测观测器。纵摇自抗扰控制器(ADRC)包括TD、ESO和NESLF三部分，可实现对期望输出的快速跟踪。横艏摇预测观测器在传统自抗扰的基础上尽可能多的保留原有的系统模型特性，只把状态耦合项、模型未知项、外部扰动等价为总扰动，对系统输出进行预测。再利用强化学习不断地将系统的测量状态与模型的预测信息进行比较，并实时地修改预测模型参数，保证预测输出的

 由于测量噪声、外部干扰和复杂动力学过程的存在，船舶系统的输出不能被及时地观测并补偿，会影响船舶的运行状态。为了解决模型不确定性和时变扰动等控制难题，自抗扰控制引起了人们的广泛关注，在很多方面已经取得了成功应用，但传统自抗扰控制器忽略了模型原有的特性，不能很好的体现被控对象的特点，因此针对舵鳍系统，尝试在保留大部分模型特性的基础上进行控制器设计，将观测延迟、状态耦合脱离总扰动来单独考虑。

自抗扰对延迟处理的方法大致分为三类，第一类方法是近似延迟：论文《双入双出延迟系统模型辅助自抗扰控制研究》提出了忽略时延或一阶Pade法对时延环节进行传递函数逼近，采用泰勒展开式来近似延迟项，该方法提高了输入时滞多变量过程的鲁棒性，但控制器带宽和观测器带宽仍然相当有限，导致暂态和扰动抑制响应缓慢；第二类是输出预测：论文《On comparison of modified ADRCs for nonlinear uncertain systems with time delay》对输入和输出信号进行预测，通过使用预测方法来获得无延迟的输出反馈，但是预测需要基于精确的模型，一旦模型失配获得的预测值会与实际值之间存在一定偏差，影响控制效果。最后是模型辨识：论文《多变量逆解耦自抗扰控制及其在精馏塔过程中的应用》研究了模型辨识的方法，通过阶跃信号作用系统，检测输出信号得到延迟时间，但应用受到大部分高阶系统的限制，只适合对一二阶系统能够完成辨识。综上所述，研究一种既能检测系统延迟又能补偿系统不确定性的预测控制方法尤为重要。

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

 与现有技术相比，此技术产生的效益(1)针对系统存在不可观测状态，采用总扰动的思想将纵摇和横艏摇进行状态解耦，分别设计纵摇自抗扰控制器和横艏摇预测观测器，简化了控制器设计流程，操作简单，实用性强；

(2)将预测输出替代实际输出，解决舵鳍系统输出延迟的问题，利用强化学习实时地修改预测模型参数，保证了预测输出的准确度；

(3)跟踪精度高，超调量小，减摇效果好。在四级风流浪扰动下，纵摇角全局跟踪精度达到了94％，艏摇角平均超调量在2％以内，横摇角的波动在±2deg之间。六级风流浪扰动下，纵摇角全局跟踪精度达到了95.5％，艏摇角平均超调量小于5％，横摇角的波动在±2deg之间

技术转让，许可，合作所需资金需双方协商，此项技术想尽快落地保定，希望具备此项技术研发的技术方，能够尽快承接此项目。