一种船载稳定平台镇定控制抗饱和方法与流程

技术特征：
1.一种船载稳定平台镇定控制抗饱和方法，其特征在于：所述的船载稳定平台的动力学方程如式(1)所示：式中，为船载稳定平台上支撑面在惯性坐标系下的位姿，由升沉位移z、橫摇角和纵摇角θ组成，和分别为p的一阶导数和二阶导数；m(p)∈r3×3为惯性矩阵，为科氏向心力矩阵，g(p)∈r3为重力向量，τ＝[τ1,τ2,τ3]
t
为船载稳定平台的控制输入向量，由升沉控制力τ1、橫摇控制力矩τ2和纵摇控制力矩τ3组成；船载稳定平台控制输入饱和的数学描述为：式中，τ
i,max
＞0和τ
i,min
＜0分别是船载稳定平台控制输入的饱和上界和下界，τ
c
,
i
为船载稳定平台镇定控制的指令控制输入；记τ
c
＝[τ
c,1
,τ
c,2
,τ
c,3
]
t
表示船载稳定平台镇定控制的指令控制输入向量，δτ＝τ
c
‑
τ表示船载稳定平台镇定控制的指令控制输入和实际控制输入的偏差；所述的船载稳定平台镇定控制抗饱和方法包括以下步骤：a、设计船载稳定平台的虚拟控制镇定函数设船载稳定平台上支撑面在惯性坐标系中的期望位姿为由期望的升沉位移z
d
、期望的橫摇角和期望的纵摇角θ
d
组成，定义船载稳定平台上支撑面在惯性坐标系下的位姿误差向量为s1＝p
‑
p
d
，其一阶导数为：将视为子系统(3)的虚拟控制输入，对设计镇定函数α：式中，k1是3
×
3维的正定设计矩阵；b、设计船载稳定平台抗饱和镇定控制律b1、定义新的误差向量根据式(1)
‑
(4)，对s2求导：b2、设计如下辅助动态系统：式中，k
ρ
是3
×
3维的正定设计矩阵；ρ是辅助动态系统的状态向量；φ(s2,δτ,ρ)为一个分段连续函数向量；b3、设计分段连续函数向量φ(s2,δτ,ρ)：
式中，ρ
a
和ρ
b
均为正的设计常数，且满足ρ
a
＜ρ
b
；b4、设计船载稳定平台镇定控制律式中，k2和k
s
是3
×
3维的正定设计矩阵；所述的船载稳定平台镇定控制律包括反馈控制律和抗饱和控制律；所述的反馈控制律用于消除船载稳定平台上支撑面在惯性坐标系中的位姿与期望位姿之间的误差；所述的抗饱和控制律用于补偿船载稳定平台控制输入饱和。

技术总结
本发明公开了一种船载稳定平台镇定控制抗饱和方法，包括以下步骤：设计船载稳定平台的虚拟控制镇定函数；设计船载稳定平台抗饱和镇定控制律：定义新的误差向量、设计如下辅助动态系统、设计分段连续函数向量、设计船载稳定平台镇定控制律。本发明通过设计新型辅助动态系统，并将其状态向量引入船载稳定平台镇定控制律设计中，可以有效补偿船载稳定平台控制输入饱和的影响，保证存在输入饱和情况下的船载稳定平台镇定控制。本发明设计的基于连续函数向量的辅助动态系统，能够在船载稳定平台输入饱和再次发生时仍具有输入饱和补偿能力。入饱和再次发生时仍具有输入饱和补偿能力。入饱和再次发生时仍具有输入饱和补偿能力。


技术研发人员：杜佳璐 李健
受保护的技术使用者：大连海事大学
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2021/11/9