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基于亞S面控制器的水下潛器控制方法技術(shù)

技術(shù)編號(hào)：44508312 閱讀：1 留言：0更新日期：2025-03-07 13:05

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，該方法包括以下步驟：1)獲取水下潛器各自由度的偏差作為控制器的輸入；其中各自由度包括：縱向、橫向、垂向、縱傾、艏向；2)構(gòu)建基于亞S面的控制器；3)根據(jù)控制器的輸出，實(shí)現(xiàn)水下潛器縱向、橫向、垂向、縱傾、艏向的控制。本發(fā)明專利技術(shù)采用設(shè)計(jì)的亞S型函數(shù)代替經(jīng)典sigmoid函數(shù)，提高了控制器的控制響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

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【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及智能控制技術(shù)，尤其涉及一種基于亞s面控制器的水下潛器控制方法。

技術(shù)介紹

1、許多智能裝備與潛水員不便靠近的水下惡劣環(huán)境，譬如失事沉船與飛行器目標(biāo)探測(cè)、堤壩檢修、海底光纜維修、海底鎧裝電纜斷點(diǎn)檢測(cè)等，水下潛器發(fā)揮了愈發(fā)凸顯的作用，已成為完成水下作業(yè)任務(wù)的重要工具。水下潛器因承載的任務(wù)眾多、需根據(jù)作業(yè)任務(wù)搭載不同的傳感器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所以良好的控制性能是控制器設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。水下潛器作為大慣性、強(qiáng)相關(guān)的高非線性系統(tǒng)，其控制器的設(shè)計(jì)需重點(diǎn)關(guān)注控制品質(zhì)。

2、常規(guī)s面控制器能較好滿足水下潛器一般作業(yè)任務(wù)的控制需求，但未考慮可變靜載的影響，控制效果還有優(yōu)化提升的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種基于亞s面控制器的水下潛器控制方法。

2、本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于亞s面控制器的水下潛器控制方法，包括以下步驟：

3、1)獲取水下潛器各自由度的偏差作為控制器的輸入；?其中各自由度包括：縱向、橫向、垂向、縱傾、艏向；

4、2)構(gòu)建基于亞s面的控制器，表示如下：

5、

6、其中，ui為控制器的輸出信號(hào)；i＝1,2,3,5,6，分別代表縱向、橫向、垂向、縱傾、艏向；ei為控制器的輸入信息，表示第i自由度的偏差，為ei的變化率，ei經(jīng)過了歸一化處理；kei為ei的控制參數(shù)，為的控制參數(shù)，δui為通過自適應(yīng)算法計(jì)算得到的某段時(shí)間內(nèi)的固定干擾力；</p>

7、為設(shè)計(jì)的亞s型函數(shù)；

8、b為引入的智能積分控制項(xiàng)；

9、fi為第i自由度所需的推力或力矩；fmax?i為第i自由度所能提供的最大推力或力矩，為考慮海水密度變化對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)，為考慮艇體壓縮變形對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)；

10、3)根據(jù)控制器的輸出，實(shí)現(xiàn)水下潛器縱向、橫向、垂向、縱傾、艏向的控制。

11、按上述方案，所述智能積分控制項(xiàng)b設(shè)計(jì)如下：

12、

13、其中，為智能積分項(xiàng)，即當(dāng)ej(k)小于設(shè)定閾值時(shí)引入積分項(xiàng)，當(dāng)ej(k)大于設(shè)定閾值時(shí)，取消積分項(xiàng)，此方法可有效解決積分飽和現(xiàn)象，有效消除控制的穩(wěn)態(tài)誤差；kii為積分調(diào)節(jié)系數(shù)。

14、按上述方案，所述考慮海水密度變化對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)設(shè)計(jì)如下，

15、

16、其中，ρ為海水密度，單位為kg/m3；g為重力加速度，單位為n/kg或m/s2；▽為排水體積，單位為m3；z1為當(dāng)前深度值，z0為初始深度值，深度的單位為m。

17、按上述方案，所述考慮艇體壓縮變形對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)設(shè)計(jì)如下，

18、

19、其中，ρ為海水密度，單位為kg/m3；g為重力加速度，單位為n/kg或m/s2；▽為排水體積，單位為m3；z1為當(dāng)前深度值，z0為初始深度值，深度的單位為m，αp為當(dāng)壓力增大一個(gè)單位時(shí)，耐壓殼體容積的相對(duì)縮小值。

20、按上述方案，所述αp表示如下：

21、

22、αp的單位為m2/t，其中t為103kg，zmax為水下潛器的極限下潛深度。

23、本專利技術(shù)產(chǎn)生的有益效果是：

24、1、本專利技術(shù)采用設(shè)計(jì)的亞s型函數(shù)代替經(jīng)典sigmoid函數(shù)，提高了控制器的控制響應(yīng)；

25、2、本專利技術(shù)通過引入智能積分項(xiàng)，消除了控制的穩(wěn)態(tài)誤差；

26、3、本專利技術(shù)考慮了海水密度變化和艇體壓縮變形對(duì)剩余浮力的自適應(yīng)調(diào)節(jié)作用，在即使有海流干擾下，無需人工干預(yù)也能實(shí)現(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)控制。

本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述智能積分控制項(xiàng)B設(shè)計(jì)如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述考慮海水密度變化對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)設(shè)計(jì)如下，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述考慮艇體壓縮變形對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)設(shè)計(jì)如下，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于亞S面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述αp表示如下：

6.一種電子設(shè)備，其特征在于，

7.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的方法。

【技術(shù)特征摘要】

1.一種基于亞s面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞s面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述智能積分控制項(xiàng)b設(shè)計(jì)如下：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞s面控制器的水下潛器控制方法，其特征在于，所述考慮海水密度變化對(duì)剩余浮力影響的控制項(xiàng)設(shè)計(jì)如下，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于亞s面控制...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王建國，王輝，張帆，劉傳云，王楷，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，
類型：發(fā)明
國別省市：

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