面向无人艇自主靠泊的运动控制方法与流程

技术特征：

1.面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)由系统获取当前的期望速度u_expect(t)和当前的实际速度u_actual(t)，利用公式计算出实际速度与期望速度之间的偏差e和偏差率

(2)判断当前航速的期望值uq(t)是否大于阈值u，是则选用远端模糊规则，否则选用近岸模糊规则；

(3)根据步骤(2)中选取的模糊规则，将步骤(1)中得到的偏差e和偏差率作为模糊规则输入，经过模糊化，模糊调整和解模糊后输出PID控制参数改变量ΔKp,ΔKi,ΔKd，利用公式更新Kp,Ki,Kd参数；

(4)将偏差e和新的控制参数带入PID控制器，解算出期望控制指令并传递给执行器(如：电机或舵机)，同时令t＝t+1，返回步骤(1)。

2.根据权利要求1所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，步骤(1)所述的计算实际速度与期望速度之间的偏差e和偏差率采用公式：

e＝u_except(t)-u_actual(t)

其中，t为控制器的步长。

3.根据权利要求1所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，步骤(2)所述的阈值u根据LOS视距制导法获得，即u＝f(Δr)其中Δr是用来调整无人艇航速的因数，无人艇在与最终目标点接近的过程中，航速的控制模型定义为下式：

式中：Vt表示无人艇t时刻的速度大小，r表示无人艇到目标点的视线距离。

4.根据权利要求1，3所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，本发明令阈值u等于0.8m/s。

5.根据权利要求1所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，步骤(3)所述的更新Kp,Ki,Kd参数采用公式：

其中，K'p,K'i,K'd为上一个控制节拍下的控制参数。

6.根据权利要求1，5所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，本发明将e,ΔKp,ΔKi,ΔKd的模糊论域均定义为{-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6}，为了确保模糊控制器的精度要求，将控制器输入、输出都划分为七档{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，分别表示负大、负中、负小、零、正小、正中、正大，模糊隶属度函数选择应用较为普遍的三角型隶属度函数，采用面积中心平均法作为解模糊化的方法。

7.根据权利要求6所述的面向无人艇自主靠泊的运动控制方法，其特征在于，

(a)远端模式模糊规则的确定

根据以上的参数整定原则，采用MAMDANI推理模型,同时结合输入/输出变量以及隶属度曲线的确定，分析人的实际丰富操纵经验可以产生如下一系列的航向、航速控制规则语言：

If e is NB andis NB,then u is PB

......

If e is PB andis PB,then u is NB

得到调整Kp，Ki，Kd三个参数的修正量ΔKp，ΔKi，ΔKd的模糊规制表；

(b)近岸模式规则表的确定

从限制超调现象出现出发，尽可能的使无人艇航向、航速快速响应，得到调整Kp，Ki，Kd三个参数的修正量ΔKp，ΔKi，ΔKd的模糊规制表。