本申請公開了一種船舶操縱系統(tǒng)中的航向角度自抗擾控制方法及相關(guān)裝置，方法包括：S1、接收目標(biāo)航向角度指令信號以及實際航向角度信號；S2、通過Smith預(yù)估器根據(jù)標(biāo)稱模型參數(shù)計算出預(yù)估航向角度信號；S3計算目標(biāo)航向角度指令信號與觀測航向角度信號的角度誤差，觀測航向角度信號為預(yù)估航向角度的觀測信號；S4、根據(jù)角度誤差由內(nèi)模控制器計算初始控制量，根據(jù)初始控制量和觀測總擾動量計算總控制量；S5、將總控制量輸入至船舶操縱系統(tǒng)中計算推力以調(diào)節(jié)實際航向角度后，判斷航向角度是否等于所述目標(biāo)航向角度，若是停止計算，否則返回S2重新計算，直到到達目標(biāo)航向角度，從而解決了現(xiàn)有的預(yù)估自抗擾控制方法的控制精度不理想的技術(shù)問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶操縱系統(tǒng)中的航向角度自抗擾控制方法及相關(guān)裝置。

背景技術(shù)

船舶操縱系統(tǒng)的航向角度控制回路具有嚴(yán)重的時滯現(xiàn)象，傳統(tǒng)的PID控制難以保證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自抗擾控制作為一種新型的控制策略，其思想是通過對被控系統(tǒng)受到的各種擾動進行實時估計和補償，將被控對象模型改造成積分串聯(lián)型，從而簡化控制器設(shè)計。

但是將傳統(tǒng)自抗擾控制方法用于船舶操縱系統(tǒng)的航向角度控制時，由于反饋回路存在信號不匹配問題，將嚴(yán)重影響了自抗擾的控制性能。后來有學(xué)者提出一種預(yù)估自抗擾控制(PADRC)方法，該方法將自抗擾控制器與Smith預(yù)估器相結(jié)合，雖然能夠解決反饋回路的不匹配問題，但是該方法由于沒有充分利用已知的標(biāo)稱模型參數(shù)信息，限制了自抗擾控制性能的進一步發(fā)揮，導(dǎo)致控制精度仍然不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本申請實施例提供了一種船舶操縱系統(tǒng)中的航向角度自抗擾控制方法及相關(guān)裝置，用于解決現(xiàn)有的預(yù)估自抗擾控制方法的控制精度不理想的技術(shù)問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了一種船舶操縱系統(tǒng)中的航向角度自抗擾控制方法，所述方法包括：

S1、獲取由艦向傳感器發(fā)送的實際航向角度信號，以及由船舶操作系統(tǒng)發(fā)送的總控制信號，并接收目標(biāo)航向角度的指令信號；

S2、基于預(yù)估航向角度信號計算公式，通過Smith預(yù)估器根據(jù)所述總控制信號、所述實際航向角度信號和標(biāo)稱模型參數(shù)進行計算，得到預(yù)估航向角度信號；

S3、計算所述目標(biāo)航向角度的指令信號和觀測航向角度信號的角度誤差，所述觀測航向角度信號為所述預(yù)估航向角度信號的觀測信號，所述觀測信號由狀態(tài)觀測器生成；

S4、基于初始量控制量計算公式，通過內(nèi)模控制器根據(jù)所述角度誤差計算得到初始控制量，根據(jù)所述初始控制量和觀測總擾動量計算得到總控制量，所述觀測總擾動量由所述狀態(tài)觀測器生成；

S5、將所述總控制量輸入到所述船舶操作系統(tǒng)得到推力值，并根據(jù)所述推力值調(diào)整航向角度后，判斷所述航向角度是否等于所述目標(biāo)航向角度，若是停止計算，否則，返回步驟S2。

可選地，所述觀測信號由狀態(tài)觀測器生成，具體包括：

基于觀測航向角度信號計算公式，通過所述狀態(tài)觀測器根據(jù)所述預(yù)估航向角度信號計算，得到所述觀測信號。

可選地，所述觀測總擾動量由所述狀態(tài)觀測器生成，具體包括：

基于觀測總擾動量計算公式，通過所述狀態(tài)觀測器根據(jù)所述預(yù)估航向角度信號計算，得倒所述觀測總擾動量。

可選地，所述預(yù)估航向角度信號計算公式為：

y_s(t)＝y(tǒng)_p(t-τ)+y_m(t)-y_m(t-τ_m)；