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龙图腾网获悉大连海事大学申请的专利一种带有状态/输入量化的无人船舶航向跟踪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：CN116540728B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-10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：202310643510.X，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种带有状态/输入量化的无人船舶航向跟踪控制方法是由李伟;王雨;宁君;董万富;邵年俊设计研发完成，并于2023-06-01向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种带有状态/输入量化的无人船舶航向跟踪控制方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种带有状态输入量化的无人船舶航向跟踪控制方法，包括：基于反步法设计系统控制律，结合动态面技术降低虚拟控制律的计算量膨胀问题；对于控制系统中存在的不确定项及外界干扰，利用扩张状态观测器进行估计；均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化，且量化后的状态反馈信息仅用于跟踪控制；利用量化状态递归设计了基于扩张状态观测器的无人船舶航向控制器，对带有状态量化和输入量化的无人船舶航向进行跟踪。本发明的技术方案针对水面无人船舶的海上通讯受限问题，通过设计基于扩张状态观测器的无人船舶航向控制器，解决了带有状态量化和输入量化的无人船舶航向跟踪问题。

本发明授权一种带有状态/输入量化的无人船舶航向跟踪控制方法在权利要求书中公布了：1.一种带有状态输入量化的无人船舶航向跟踪控制方法，其特征在于，包括： S1、基于反步法设计系统控制律，并利用扩张状态观测器对控制系统中存在的不确定项及外界干扰进行估计，具体包括： S11、构建无人船舶航向控制数学模型，如下所示： 其中，ψ为船舶航向角，r为船舶艏摇角速度；δ为船舶舵角，ω为系统的未知扰动，a1＝-1T，a2＝-aT，a为Norrbin运动模型非线性系数，b＝KΤ为控制系统增益，K为船舶的旋回指数，T1、T2、T3为船舶的追随性指数，T＝T1+T2+T3；τ为系统控制输入； S12、选取ψ,r为状态变量，并定义x1＝ψ，fx，t＝a1r+a2r3+ω，选取τ＝δ，τ表示系统控制输入，Qτ表示系统量化后的控制输入；量化会将连续信号转换为分段常数信号，故引入输入量化后的无人船舶航向控制数学模型，如下所示： S13、定义误差面，如下所示： η1＝x1-x1d 其中，x1d为期望航向信号； S14、定义误差面，如下所示： η2＝x2-α 其中，α为虚拟信号的滤波信号； S15、选用一阶低通滤波器，如下所示： 其中，是一阶低通滤波器的滤波参数，为正常数； S16、对误差面η1＝x1-x1d进行求导，得到： 选取虚拟信号如下所示： 其中，c1为正常数； 在反演设计中，若取将导致求时微分爆炸，基于动态面技术，将输入一阶低通滤波器得到低通滤波α，得到： S17、对误差面η2＝x2-α进行求导，得到： S18、设计扩张状态观测器，如下所示： 采用设计的扩张状态观测器可以实现当t→∞时，其中，ε＞0，为观测器状态，则ο1为观测误差，多项式满足Hurwitz条件； S19、设计非量化的辅助控制输入信号，如下所示： 其中，c2为正常数； S2、采用均匀量化器分别对控制系统中的状态变量和控制输入进行量化，且量化后的状态反馈信息仅用于跟踪控制； S3、利用量化状态递归设计基于扩张状态观测器的无人船舶航向控制器，并证明闭环控制系统中量化变量和非量化变量之间误差的有界性； S4、基于Lyapunov稳定性理论证明在同时考虑状态量化和输入量化的情况下，设计的带有状态量化和输入量化的无人船舶航向跟踪控制系统的稳定性。

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