技術(shù)特征：

1.一種噴水推進無人艇自主區(qū)域保持的仿人智能控制方法，其特征是：對控制邊界的位姿傳感器測得的參數(shù)進行關(guān)鍵參數(shù)的分析與計算，區(qū)域保持判斷系統(tǒng)根據(jù)關(guān)鍵參數(shù)的計算值和實際值比較，判斷是否需要進行區(qū)域保持，如果需要進行區(qū)域保持則對欠驅(qū)動噴水推進無人艇運動方程與區(qū)域保持停止位置軌跡方程的偏差方程進行求解，并將數(shù)據(jù)信息傳遞給仿人智能算法控制器，仿人智能控制器根據(jù)被調(diào)量、偏差以及偏差的變化趨勢確定區(qū)域保持控制策略并通過執(zhí)行機構(gòu)實施。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的噴水推進無人艇自主區(qū)域保持的仿人智能控制方法，其特征是所述關(guān)鍵參數(shù)的分析與計算具體包括：

(1)航跡是否在區(qū)域保持的區(qū)域內(nèi)，即區(qū)域中心O至無人艇航跡的距離的最大值r_max，計算公式為：

其中，(X_O,Y_O)為區(qū)域中心O的坐標(biāo)，(X,Y)為無人艇運動航跡坐標(biāo)，

(2)極限運動距離k，即無人艇采取控制措施的極限范圍r′_max，計算公式為：

其中，R為區(qū)域半徑，δ為干擾力作用的方向角，

(3)推進裝置復(fù)位角θ_F，即當(dāng)艏向角ψ等于復(fù)位角時推進裝置復(fù)位，計算公式為：

R′為內(nèi)圓半徑，

(4)推進裝置停止位置，如果海況未知時將O作為停止位置，如果海況已知且為四級海況及以下時則將O′作為停止位置，

其中O′為干擾力方向過圓心且與內(nèi)圓交點。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的噴水推進無人艇自主區(qū)域保持的仿人智能控制方法，其特征是所述對欠驅(qū)動噴水推進無人艇運動方程與區(qū)域保持停止位置軌跡方程的偏差方程進行求解具體包括：

無人艇水平面3自由度的運動方程為：

其中，η＝[x,y,ψ]^T、v^T＝[u,v,r]、τ＝[τ₁,0,τ₃]^T分別為位置、速度和推進力，τ₁和τ₃分別為水面無人艇的縱向推進力和轉(zhuǎn)艏力矩，m₁₁,m₂₂,m₃₃為包含附加質(zhì)量的系統(tǒng)慣性矩陣參數(shù)，其余為水動力系數(shù)；

啟動區(qū)域保持控制邊界的參考軌跡(x_d,y_d,ψ_d,u_d,v_d,r_d)和參考控制輸入(τ_1d,τ_3d)滿足

對無人艇水平面3自由度的運動方程進行微分同胚變換，令

z₁＝x cosψ-y sinψ

z₃＝ψ

z₅＝v

z₆＝r

和控制輸入變換

整理后新的狀態(tài)方程為

同理求得區(qū)域保持控制邊界參考軌跡的微分同胚變換方程定義偏差

e＝[e₁,e₂,e₃,e₄,e₅,e₆]^T＝[z₁-z_1d,z₂-z_2d,z₃-z_3d,z₄-z_4d,z₅-z_5d,z₆-z_6d]^T

則

由下式消去z₁,z₂,z₃,z₄,z₅,z₆，

z₄z₆-z_4dz_6d

＝z₄z₆-z₄z_6d+z₄z_6d-z_4dz_6d

＝z₄e₆-z_4de₆+z_4de₆+z_6de₄

＝e₄e₆+z_4de₆+z_6de₄

得偏差方程

其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的噴水推進無人艇自主區(qū)域保持的仿人智能控制方法，其特征是所述判斷是否需要進行區(qū)域保持具體包括：當(dāng)r≤r_max時，不需要啟動區(qū)域保持；當(dāng)r_max＜r≤r′_max零時，啟動區(qū)域保持；當(dāng)r＞r′_max時，區(qū)域保持失敗。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的噴水推進無人艇自主區(qū)域保持的仿人智能控制方法，其特征是所述確定區(qū)域保持控制策略具體包括：

仿人智能積分算法如下：

其中，u為控制量，e為偏差，為偏差導(dǎo)數(shù)，K_p為比例增益，K_i為積分增益，K_d為微分增益；

(1)、運行控制級

理想誤差目標(biāo)軌跡為為偏差和偏差變化率的閾值,，人艇運行控制級的特征基元集合為：Q₁＝{q₁,q₂,q₃,q₄,q₅,q₆,q₇}，

其中：q₂:|e_n|≥e₁,q₃:|e_n|≥e₂,q₄:|e_n|≥e₃,

無人艇運行控制級的模型為Φ₁＝{φ₁₁,φ₁₂,φ₁₃,φ₁₄,φ₁₅,φ₁₆,φ₁₇,φ₁₈,φ₁₉,φ₁₁₀}

其中：

無人艇運行控制級的控制模態(tài)級Ψ₁＝{ψ₁₁，ψ₁₂，ψ₁₃，ψ₁₄，ψ₁₅，ψ₁₆}

其中：

式中符號u_n,u_n-1控制器的第n，n-1次輸出；U_max控制器輸出的最大值；控制系統(tǒng)第n次的偏差、偏差變化率；e_mi控制系統(tǒng)偏差的第i次極值；K_p,K_d,K_i,S_p,k控制器的比例系數(shù)、微分系數(shù)、積分系數(shù)、比例系數(shù)的符號、增益抑制因子；

無人艇運行控制級的推理規(guī)則集Ω₁＝{ω₁₁,ω₁₂,ω₁₃,ω₁₄,ω₁₅,ω₁₆}

其中：

(2)、參數(shù)校正級

無人艇參數(shù)校正級的特征基元集合Q₂＝{q₁,q₂,q₃,q₄,q₅,q₆,q₇,q₈,q₉}

其中：

無人艇參數(shù)校正級的特征模型Φ₂＝{Φ₂₁，Φ₂₂}，

其中Φ₂₁＝{φ₂₁₂，φ₂₁₄₁，φ₂₁₅，φ₂₁₇₁，φ₂₁₇₂，φ₂₁₈}為2、4象限的特征模型，

Φ₂₂＝{φ₂₂₁₀₁，φ₂₂₁₀₂，φ₂₂₁₀₃，φ₂₂₁₀₄}為1、3象限的特征模型，式中：

無人艇參數(shù)校正級的決策模態(tài)級Ψ₂＝{Ψ₂₁，Ψ₂₂}，其中：Ψ₂₁＝{ψ_21i},i＝2,41,5,71,72,8Ψ₂₂＝{ψ_22i},i＝101,102,103,104式中：

ψ₂₁₂＝{K_d＝K_d+k_d1}ψ₂₁₄₁＝{K_p＝K_p+k_p1}

ψ₂₁₅＝{K_p＝K_p-k_p1}ψ₂₁₇₁＝{K_d＝K_d+k_d1,S_p＝-1}

ψ₂₁₇₂＝{K_d＝K_d+k_d1,K_p＝K_p-k_p1}ψ₂₁₈＝{K_d＝K_d+k_d1}

ψ₂₂₁₀₁＝{K_d＝K_d+k_d2,K_p＝K_p-k_p2}ψ₂₂₁₀₂＝{K_p＝K_p+k_p2}

ψ₂₂₁₀₃＝{K_d＝K_d+k_d2,K_p＝K_p+k_p2}ψ₂₂₁₀₄＝{K_d＝K_d+k_d2,K_p＝K_p-k_p2}

式中的符號意義如下：k_p1,k_d1,k_p2,k_d2：2、4象限的比例或微分的增加或減小系數(shù)，l、3象限的或微分的增加或減小系數(shù)，

無人艇參數(shù)校正級的推理規(guī)則集Ω₂＝{Ω₂₁,Ω₂₂}，其中：Ω₂₁＝{ω_21i},i＝2,41,5,71,72,8，Ω₂₂＝{ω_22i},i＝101,102,103,104，

式中：

(3)、任務(wù)適應(yīng)級

無人艇任務(wù)適應(yīng)級的特征模型Φ₃＝{φ₃₁,φ₃₂}，其中：φ₃₁為輸入歸一化的控制特征模型，φ₃₂為輸出反歸一化的控制特征模型；

無人艇任務(wù)適應(yīng)級的控制模態(tài)集Ψ₃＝{ψ₃₁,ψ₃₂}，其中：

ψ₃₂＝{u_n＝U_max·u_n,0,if|u_n,0|＞1thenu_n,0＝sgn(u_n,0)}，式中的符號意義如下:

偏差和偏差變化率歸一化的輸入；控制系統(tǒng)的偏差和偏差變化率；D_max,V_max：被控制量的最大牽引距離，被控制量的最大牽引速度；u_n,u_n,0,U_max：實際控制器的輸出，歸一化的控制器輸出，控制執(zhí)行機構(gòu)的最大輸入；

無人艇任務(wù)適應(yīng)級的推理規(guī)則集Ω₃＝{ω₃₁,ω₃₂}，其中：