1.一种船舶运动控制系统的kalman三自由度解耦滤波方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:依据dp船舶的船舶模型获取无因次质量矩阵m和阻尼矩阵d;
步骤2:依据dp船舶在港口不运动时获取的数据记录的样本协方差,获取测量噪声协方差矩阵r;
其中,
步骤3:设定具有正可调参数的对角线的状态噪声协方差q;
步骤4:设置误差协方差矩阵的初始值为p0=i15×15,通过dp船舶实际位置确定初始位置x0;
步骤5:依据海浪强度的参数、阻尼系数、主导海浪频率及船舶输出推力矩计算确定偏差矩阵b、矩阵e和矩阵a;
其中:
步骤6:依据dp船舶需要滤除一阶波浪力干扰的要求,确定矩阵h;
h=[cωi3×303×303×3]
cω=[03×3i3×3]
步骤7:依据连续型kalman滤波方法求解总的kalman增益,并进行解耦获得单自由度kalman增益;
步骤8:将单自由度的kalman增益与对应的单自由度
步骤9:依据矩阵a、dp船舶动力学模型和过程噪声向量,重组船舶的运动结构,获取船舶的估计运动位置和一阶波浪力干扰;
步骤10:将传感器测量的dp船舶运动位置与估计运动位置和一阶波浪力干扰之和相减,获得每个自由度的
步骤11:依据每一时刻dp船舶的输出推力(矩)和传感器测量的船舶位置信息,使用连续型kalman滤波算法迭代计算相关矩阵,确定kalman增益,重组船舶运动结构,获得船舶的估计运动位置和一阶波浪力;在连续型kalman滤波器中,状态估计迭代式和误差协方差迭代式如下:
初始条件:p(0)=p0;
其中,
v为船体坐标系下的速度向量,v=[uvr]t;bp=rt(ψ)b。