发明名称 |
一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统 |
摘要 |
本发明公开了一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统,包括:传感器模块、扩展卡尔曼滤波器、海图计算单元、环境干扰补偿器、控制器、船舶动力装置。传感器模块包括位置参考系统和罗经,将北东坐标信息x、y和航向信息ψ传给扩展卡尔曼滤波器;扩展卡尔曼滤波器估计出系统的状态估计信息,海图计算单元将产生状态期望信息,环境干扰补偿器得到环境干扰力传送给控制器,控制器包括优化器和非线性模型预测控制器,优化器产生最优初始控制值传送给非线性模型预测器,非线性模型预测器产生控制指令传送给船舶动力装置。本发明产生的控制信号是缓慢变化的,从能量角度来看是最优的,有效的减少能耗和推进装置的磨损。 |
申请公布号 |
CN103970021A |
申请公布日期 |
2014.08.06 |
申请号 |
CN201410216174.1 |
申请日期 |
2014.05.21 |
申请人 |
哈尔滨工程大学 |
发明人 |
夏国清;刘菊;陈兴华;刘建旭;李娟;刘向波 |
分类号 |
G05B13/04(2006.01)I;G05D1/02(2006.01)I |
主分类号 |
G05B13/04(2006.01)I |
代理机构 |
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代理人 |
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主权项 |
一种基于模型预测控制的松弛动力定位控制系统,其特征在于:包括传感器模块、扩展卡尔曼滤波器、海图计算单元、环境干扰补偿器、控制器、船舶动力装置;传感器模块包括位置参考系统和罗经,位置参考系统采集船舶实际位置经纬度转化为北东坐标系信息x、y后传送给扩展卡尔曼滤波器,罗经采集航向信息ψ传送给扩展卡尔曼滤波器;扩展卡尔曼滤波器根据接收的北东坐标信息x、y和航向信息ψ估计出的状态估计信息,状态估计信息包括:北向坐标估计值<img file="FDA0000508560770000011.GIF" wi="70" he="62" />东向坐标估计值<img file="FDA0000508560770000012.GIF" wi="72" he="68" />航向角估计值<img file="FDA0000508560770000013.GIF" wi="81" he="72" />纵向速度估计值<img file="FDA0000508560770000014.GIF" wi="69" he="62" />横向速度估计值<img file="FDA0000508560770000015.GIF" wi="63" he="62" />转首角速度估计值<img file="FDA0000508560770000016.GIF" wi="68" he="58" />动力定位流流速估计值<img file="FDA0000508560770000017.GIF" wi="73" he="83" />和动力定位流流向估计值<img file="FDA0000508560770000018.GIF" wi="102" he="72" />将状态估计信息分别传送给海图计算单元、环境干扰补偿器和控制器;海图计算单元根据接收的北向坐标估计值<img file="FDA0000508560770000019.GIF" wi="74" he="56" />东向坐标估计值<img file="FDA00005085607700000110.GIF" wi="78" he="68" />航向角估计值<img file="FDA00005085607700000111.GIF" wi="49" he="72" />和控制台人机界面输入的指令,产生动态的北向坐标期望值x<sub>d</sub>、东向坐标期望值y<sub>d</sub>、航向角期望值ψ<sub>d</sub>,传送给控制器;环境干扰补偿器根据接收的状态估计信息,使用历史控制信息,得到环境干扰力<img file="FDA00005085607700000112.GIF" wi="45" he="67" />以缓慢变化的形式传送给控制器;控制器包括优化器和非线性模型预测控制器,优化器产生最优初始控制值传送给非线性模型预测器,非线性模型预测器产生控制指令传送给船舶动力装置。 |
地址 |
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