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龙图腾网获悉中国船舶集团有限公司第七〇七研究所;中国船舶集团有限公司第七零七研究所九江分部申请的专利基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位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：CN120863847B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-28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：202511331606.8，技术领域涉及：B63G8/14；该发明授权基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位控制方法是由张子昌;廖益欣;赵光;彭昊;苏畅;李海军;李锦远;王拓道;谌兴良;朱江涛设计研发完成，并于2025-09-18向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位控制方法在说明书摘要公布了：本发明涉及非电变量的控制技术领域，尤其涉及基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位控制方法，包括如下步骤：获得简化的水下无人航行器纵向运动、水平面运动、垂直面运动方程及辅助运动方程；建立水下无人航行器的纵向运动、水平面运动及垂直面运动状态空间模型；解算水下无人航行器的指令纵向位移、指令横向位移及指令航向；设计水下无人航行器的动力定位控制律，解算水下无人航行器的指令纵向推力、指令侧向推力、指令转艏力矩、指令垂向推力及指令纵倾力矩；解算艏艉侧推指令转速、艏艉垂推指令转速、主推指令转速，完成水下无人航行器的动力定位控制。本发明提供的方法可有效避免传统PID控制和LQR最优控制的静差问题。

本发明授权基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位控制方法在权利要求书中公布了：1.基于离散最优控制的水下无人航行器动力定位控制方法，其特征在于：包括如下步骤： S1：由水下无人航行器水下运动六自由度运动方程、水下无人航行器辅助运动方程进行简化，得到简化的水下无人航行器纵向运动方程、水平面运动方程、垂直面运动方程及辅助运动方程； 所述水下无人航行器辅助运动方程为式7： 7； 其中：为固定坐标系下水下无人航行器的北向速度，为水下无人航行器的纵向速度，为水下无人航行器的航向角，为水下无人航行器的纵倾角，为水下无人航行器的横向速度，为水下无人航行器的横倾角，为水下无人航行器的垂向速度，为固定坐标系下水下无人航行器的东向速度，为深度速率，为水下无人航行器的横倾角速率，为水下无人航行器的横倾角速度，为水下无人航行器的纵倾角速度，为水下无人航行器的航向角速度，为水下无人航行器的纵倾角速率，为水下无人航行器的航向角速率； S2：根据简化的水下无人航行器纵向运动方程、水平面运动方程、垂直面运动方程及辅助运动方程，建立水下无人航行器的纵向运动状态空间模型、水平面运动状态空间模型及垂直面运动状态空间模型； S3：根据水下无人航行器当前位置信息及指令位置信息，解算水下无人航行器的指令纵向位移、指令横向位移及指令航向； S4：根据建立的水下无人航行器的纵向运动状态空间模型、水平面运动状态空间模型及垂直面运动状态空间模型，通过增量式离散最优控制方法设计水下无人航行器的动力定位控制律，并结合解算的水下无人航行器的指令纵向位移、指令横向位移及指令航向解算水下无人航行器的指令纵向推力、指令侧向推力、指令转艏力矩、指令垂向推力及指令纵倾力矩； 其中根据建立的水下无人航行器的纵向运动状态空间模型、水平面运动状态空间模型及垂直面运动状态空间模型，通过增量式离散最优控制方法设计水下无人航行器的动力定位控制律包括：首先将水下无人航行器的纵向运动状态空间模型、水平面运动状态空间模型及垂直面运动状态空间模型采用欧拉积分方法按照控制周期进行离散化，获得相应的离散后的运动状态空间模型，将离散化后的运动状态空间模型中的控制输入调整为控制输入的增量进行矩阵增广，且将增量形式的状态变量作为新的状态变量，从而得到相应的增广后的离散运动状态空间模型，对于增广后的离散水下无人航行器纵向运动状态空间模型、增广后的离散水平面运动状态空间模型、增广后的离散垂直面运动状态空间模型分别采用离散最优控制方法，得到水下无人航行器纵向运动状态空间控制律为式18，水下无人航行器水平面运动状态空间控制律为式19，水下无人航行器垂直面运动状态空间控制律为式20： 18； 19； 20； 其中：为时刻指令纵向推力增量，为水下无人航行器纵向速度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器纵向速度增量，为水下无人航行器纵向位移增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器纵向位移增量，为水下无人航行器纵向位移对应的增益系数，为时刻水下无人航行器纵向位移，为水下无人航行器的指令航向角，为时刻指令横向推力增量，为水下无人航行器侧向运动控制参数中侧向速度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器侧向速度增量，为水下无人航行器侧向运动控制参数中转艏角速度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器航向角速度增量，为水下无人航行器侧向运动控制参数中侧向位移增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器侧向位移增量，为水下无人航行器侧向运动控制参数中侧向位移对应的增益系数，为时刻水下无人航行器的侧向位移，为水下无人航行器的指令侧向位移，为时刻指令转艏力矩增量，为水下无人航行器转艏运动控制参数中侧向速度增量对应的增益系数，为水下无人航行器转艏运动控制参数中转艏角速度增量对应的增益系数，为水下无人航行器转艏运动控制参数中航向角速率增量对应的增益系数，为水下无人航行器转艏运动控制参数中航向角对应的增益系数，为时刻水下无人航行器的航向角，为时刻水下无人航行器的航向角增量，为水下无人航行器指令航向角，为时刻指令纵倾力矩增量，为水下无人航行器纵倾运动控制参数中垂向速度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器垂向速度增量，为水下无人航行器纵倾运动控制参数中纵倾角速度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器纵倾角速度增量，为水下无人航行器纵倾运动控制参数中纵倾增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器纵倾增量，为水下无人航行器纵倾运动控制参数中深度增量对应的增益系数，为时刻水下无人航行器深度增量，为水下无人航行器纵倾运动控制参数中纵倾对应的增益系数，为时刻水下无人航行器的纵倾角，为指令纵倾，为时刻指令垂向推力增量，为水下无人航行器深度运动控制参数中垂向速度增量对应的增益系数，为水下无人航行器深度运动控制参数中纵倾角速度增量对应的增益系数，为水下无人航行器深度运动控制参数中纵倾增量对应的增益系数，为水下无人航行器深度运动控制参数中深度增量对应的增益系数，为水下无人航行器深度运动控制参数中纵倾对应的增益系数，为水下无人航行器深度运动控制参数中深度对应的增益系数，为时刻水下无人航行器的深度，为指令深度； S5：依据解算得到的指令纵向推力、指令侧向推力、指令转艏力矩、指令垂向推力和指令纵倾力矩，解算艏艉侧推指令转速和艏艉垂推指令转速，依据解算得到的指令纵向推力解算主推指令转速，通过艏艉侧推指令转速、艏艉垂推指令转速及主推指令转速分别驱动艏艉侧推、艏艉垂推及主推，完成水下无人航行器的动力定位控制。

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