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龙图腾网获悉浙江大学申请的专利一种考虑推进器异常的水下直升机预设性能循迹控制方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115617056B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211166673.5，技术领域涉及：G05D1/485；该发明授权一种考虑推进器异常的水下直升机预设性能循迹控制方法是由黄豪彩;王卿;吴哲远;冯仁栋;安新宇;王杭州;司玉林;陈鹰设计研发完成，并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑推进器异常的水下直升机预设性能循迹控制方法在说明书摘要公布了：本发明公开一种考虑推进器输出异常的水下直升机预设性能循迹控制方法，包括：1构建AUH的动力学模型，采用推力分配矩阵形式表示推进器的故障影响，生成以控制系统的状态变量表示的AUH的动力学方程；2建立改进的性能函数，通过改进的性能函数确定轨迹跟踪误差的界限；3根据所述轨迹跟踪误差的界限，构造误差变换；4引入推进器输出饱和、损失率和偏差，设计推进控制器。本发明能有效保证AUH在外界环境扰动和推进器故障，饱和，输出损失、偏差同时存在的情况下实现稳定轨迹跟踪；同时，结合ESO可以直观地设计合适的观测器增益估计AUV的未知状态和集总不确定性，无需借助庞大的数据量，使控制器更为简洁。

本发明授权一种考虑推进器异常的水下直升机预设性能循迹控制方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑推进器异常的水下直升机预设性能循迹控制方法，其特征在于，包括： 1构建AUH的动力学模型，采用推力分配矩阵形式表示推进器的故障影响，生成以控制系统的状态变量表示的AUH的动力学方程； 所述步骤1中AUH的动力学模型为： 式中：M为质量惯性矩阵，η＝[ηx,ηy,ηz,ηφ,ηθ,ηψ]T为惯性坐标系下的AUH六自由度位置与姿态向量，v＝[vu,vv,vw,vp,vq,vr]T为运动坐标系下的AUH速度与角速度向量，J表示联系惯性坐标系与运动坐标系的转换矩阵，Cv矩阵代表AUH的科氏力和向心力部分，Dv矩阵代表AUH的水动力阻尼部分，gη矩阵表示AUH重力和浮力产生的力和力矩，τ表示AUH推进器输出的控制力和力矩； 所述AUH的推进器的故障影响采用推力分配矩阵形式表示，定义为ΔB；实际的控制力与力矩表示为： τ+Δτ＝B0-KBu＝B0+ΔBu 式中：B0代表AUH推力分配矩阵的标称值，B为AUH的推力分配矩阵，u代表AUH推进器的控制输出，K是一个对角矩阵，其元素kii∈[0,1]，表示相应的推进器故障程度，其中1代表故障程度最高，推进器完全失效； AUH的动力学模型可改写为： 式中：下标0表示对应变量的标称值；d表示系统的综合扰动； 式中：表示海流环境扰动对AUH造成的影响，其中CAη＝CAvrJ-1，Dη＝DvrJ-1，CA相当于Cv矩阵，代表AUH的科氏力和向心力部分，vr为AUH的对水速度，Dvr相当于Dv矩阵，代表AUH的水动力阻尼部分，ηr为AUH惯性坐标系下对水位移； 在所述步骤1中，令表示控制系统的状态变量，则AUH的动力学方程可以改用状态变量表示： 式中：x1为AUH位置信息η，x2为AUH速度信息y为系统输出，相当于为标称的惯性质量矩阵，CRBη0为AUH科氏力和向心力标称矩阵中刚体的部分，CAη0为AUH科氏力和向心力标称矩阵中附加质量的部分，Dη0为标称的水动力阻尼矩阵，gη0表示标称的AUH重力和浮力产生的力和力矩； 2建立改进的性能函数，通过改进的性能函数确定轨迹跟踪误差的界限； 在对应约束不等式的框架下，建立改进的性能函数； 约束不等式形式如下： Plt＜et＜Prt 其中Plt和Prt分别定义了误差的下界和上界，sgng表示符号函数，0≤δ1≤1，0≤δ2≤1，t为系统运行时间，ρ∞为性能函数终值，e0为初始误差； 改进的型性能函数如下： 式中a0＝a1t3+a2t2+a3t+a4cosa5t；a1～a5为待设计参数，ρ0为性能函数初值，ρtf＝ρ∞，预设参数tf定义了性能函数到达ρ∞的截止时间； 3根据所述轨迹跟踪误差的界限，构造误差变换； 构造误差变换： 在-∞,+∞定义一种误差变换函数： 当εt变换误差有界时，约束不等式将同时被满足； 4引入推进器输出饱和、损失率和偏差，设计推进控制器； AUH轨迹跟踪系统的控制信号必须在有界范围内，其被限制于如下饱和函数中： 式中us为经执行器饱和限制后的实际有效输出，umax和-umin分别代表了输出信号的上界和下界； 设计输入补偿项自适应律： 式中k4为设计参数，是正的常数，ξ为未乘增益的补偿信号，uΔ＝us-u； 考虑损失和偏差在内的推进器异常，实际控制输出为： uθ＝f×u+θ 其中f×、θ为未知函数，前者代表输出损失率，后者代表偏差； 所述步骤4中，以综合扰动d为新状态变量x3，得到新的状态方程： 令得到： E＝[In00]；In为单位矩阵，h为综合扰动的一阶导数； 设计观测器： 式中β1，β2，β3为设计参数； 其紧凑形式为： 式中

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