[發明專利]全驅動式自主水下航行器協同控制方法

在審

• 申請號: 201410339282.8
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104076689A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 袁健;周忠海;牟華;李俊曉;張風麗
• 申請（專利權）人: 山東省科學院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05D1/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全驅動式自主水下航行器協同控制方法，其特征在于，所述全驅動式自主水下航行器協同控制方法包括以下步驟：首先建立FAAUV的二階離散運動模型和動力學模型；其次由于每個水下機器人導航定位設備的定位誤差不同，導致其擁有的航路信息具有不一致性；將航路信息視為虛擬領航者信息，其由一系列連續的航路點構成，提供一種將有限時間控制方法和一致性結合起來的有限時間一致性控制器，對FAAUV的速度和位置進行有限時間內的一致性協同控制；然后每個水下機器人利用測速儀和陀螺儀測定自身的航速和運動姿態，并且定時向外廣播其自身的虛擬領航者信息和自身的速度信息，接收并獲得的其他機器人的水聲通信廣播信息，得到其他機器人的虛擬領航者信息和速度信息，利用協同控制方法求得協同后的速度和姿態；每個機器人都執行上述工作，于是最終形成一致的速度和位姿；最后得到一致性協同控制后的速度和位置，并將速度和位置代入到每個FAAUV的動力學方程中，計算出每個機器人的驅動力和力矩，根據推進器的布局，將其分配到對應軸的推進電機上，從而驅動相應的電動機并帶動螺旋槳按照給定的驅動力和力矩轉動。

2.如權利要求1所述的全驅動式自主水下航行器協同控制方法，其特征在于，所述建立FAAUV的二階離散運動模型FAAUV?i在慣性坐標系下的t時刻運動模型表示為下列二階系統的形式：

x·i(t)=vi(t)]]>

v·i(t)=ui(t)]]>

其中x_i(t)表示FAAUV?i重心在慣性系下的位置和姿態，v_i(t)表示FAAUV?i在慣性坐標系下的速度矢量，u_i(t)為需要設計的FAAUV?i的一致性控制矢量，其中，i表示第i個FAAUV，i的數量根據需要協同編隊的機器人的數量而定，對上式進行前向差分離散化得：

x_i(k+1)＝ΔTv_i(k)+x_i(k)

v_i(k+1)＝ΔTu_i(k)+v_i(k)

其中k表示設備的采樣時刻，k＝0，1，2…，ΔT表示采樣周期。