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专利号: 2020102128912
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于事件触发的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法包括以下步骤:第一步,获取无人艇当前位置与参考位置的直线距离,无人艇当前方向与参考方向的角度差;

第二步,选取长度和角度,当船体偏离距离或偏离角度时,事件触发器触发,此时,无人艇的参考路径更新,并将传感器测得的数据传给控制器。

2.如权利要求1所述的基于事件触发的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法的圆形路径的路径跟踪方法包括:无人艇的参考路径为 随时间变化而变化,计算方法为:

其中 为计算得出的参考路径相对于坐标原点的横坐标, 为计算得出的参考路径相对于坐标原点的纵坐标, 为计算得出的参考路径船头方向相对于坐标系横轴正方向的夹角,r为参考路径的半径,α为计算得出的角度,β为选取的适当角度;

无人艇当前位置与参考位置的直线距离为:

无人艇当前方向与参考方向 的角度差为

事件触发的条件:|L|>L0或|ψ|>ψ0;

L0选取适当长度,ψ0选取适当角度,当船体偏离一定距离或偏离一定角度时,事件触发器触发;无人艇的参考路径更新,并将传感器测得的数据传给控制器。

3.如权利要求1所述的基于事件触发的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法的直线路径的路径跟踪方法包括:无人艇的参考路径为 随时间变化而变化,计算方法为:

其中 为计算得出的参考路径相对于坐标原点的横坐标, 为计算得出的参考路径相对于坐标原点的纵坐标, 为计算得出的参考路径船头方向相对于坐标系横轴正方向的夹角,r为参考路径的纵坐标,α为计算得出的角度,s为选取的适当距离;

无人艇当前位置与参考位置的直线距离为:L=n(t)-r;

无人艇当前方向与参考方向 的角度差为ψ=αo;

事件触发的条件:|L|>L0或|ψ|>ψ0;

L0选取适当长度,ψ0选取适当角度,当船体偏离一定距离或偏离一定角度时,事件触发器触发;无人艇的参考路径更新,并将传感器测得的数据传给控制器。

4.如权利要求1所述的基于事件触发的无人艇路径跟踪方法,其特征在于,所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法的无人艇的状态空间模型:式中,x(t)=[m(t) n(t) θ(t) vm(t) vn(t) vθ(t)]为船体位置和速度状态;

其中,以无人艇的初始位置为坐标原点,正北方向为纵轴正方向,正东方向为横轴正方向,m(t)为当前时刻无人艇相对于坐标原点的横坐标,n(t)为无人艇相对于坐标原点的纵坐标,θ(t)为无人艇船头方向相对于坐标系横轴正方向的夹角,vm(t)为无人艇速度在坐标系横轴正方向的速度分量,vn(t)为无人艇速度在坐标系纵轴正方向的速度分量,vθ(t)=dθ(t)/dt;u为两个推进器的控制输入;y为船体测量输出;ω(t)为无人艇的外部扰动;A、B、C、D为适当维数的矩阵;

采用输出反馈控制器,则u(t)=Hy(ti)+V;

定义误差变量e(t)=y(ti)-y(t),t∈[ti,ti+1];

控制律变为u(t)=H(y(t)+e(t))+V=H(Cx(t)+e(t))+V;

则,无人艇的闭环控制系统为 H、V为适当

维数的矩阵。

5.一种实施权利要求1~4任意一项所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法的基于事件触发的无人艇路径跟踪系统,其特征在于,所述基于事件触发的无人艇路径跟踪系统包括:角度差获取模块,用于获取无人艇当前位置与参考位置的直线距离,无人艇当前方向与参考方向的角度差;

数据预处理模块,用于选取长度和角度,当船体偏离距离或偏离角度时,事件触发器触发,此时,无人艇的参考路径更新,并将传感器测得的数据传给控制器。

6.一种接收用户输入程序存储介质,所存储的计算机程序使电子设备执行权利要求任意一项所述包括下列步骤:获取无人艇当前位置与参考位置的直线距离,无人艇当前方向与参考方向的角度差;

选取长度和角度,当船体偏离距离或偏离角度时,事件触发器触发,此时,无人艇的参考路径更新,并将传感器测得的数据传给控制器。

7.一种如权利要求1~4任意一项所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法在交通运输无人艇路径跟踪方法中的应用。

8.一种如权利要求1~4任意一项所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法在水文勘探无人艇路径跟踪方法中的应用。

9.一种如权利要求1~4任意一项所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法在航运勘探无人艇路径跟踪方法中的应用。

10.一种应用权利要求1~4任意一项所述基于事件触发的无人艇路径跟踪方法的无人艇控制平台。