[發明專利]基于T-S模糊時滯模型的欠驅動UUV垂直面控制方法

有效

• 申請號: 201610118633.1
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105573327B
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 張勛;肖遙;李昀澄;張宏瀚;時延利;陳濤;周佳加
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G05D1/04
• 分類號: G05D1/04;G05D1/06
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于T-S模糊時滯模型的欠驅動UUV垂直面控制方法，由以下步驟實現：

步驟一、初始化UUV，獲取初始狀態信息當前深度、俯仰角和下潛速度；

步驟二、運動控制計算機接收深度指令，結合傳感器反饋的初始狀態信息輸入T-S模糊時滯數學模型求解出控制器狀態反饋系數；

步驟三、控制器通過解算當前傳感器反饋的實時狀態信息，輸出舵角控制指令；

步驟四、舵機執行控制指令，完成UUV深度控制，并判斷是否達到指定深度，如果判斷結果為是，則結束本次下潛任務；如果判斷結果為否，則返回執行步驟三；

實現欠驅動UUV垂直面在時滯狀態下的閉環運動控制；其特征在于，步驟二中所述的T-S模糊時滯數學模型采用UUV垂直面模糊時滯數學模型實現，所述UUV垂直面模糊時滯數學模型具體為：

步驟A1、建立UUV垂直面數學模型：

假設UUV的軸向速度為恒定值，所有橫向參數都為零，且系統有且只有一個控制輸入，即：水平舵舵角δ_s；

則其運動學和動力學方程表示為：

式中：m為UUV的質量，q為縱傾角速度，為縱傾角的加速度，θ為縱傾角，w為基于艇體坐標系的下潛速度，為基于艇體坐標系的下潛加速度，I_yy為關于縱傾角的轉動慣量，u為UUV的巡航速度，z為UUV的深度，為基于固定坐標系下潛速度，W和B₀分別為的重力和浮力，Z_uq、Z_uw、Z_w|w|、Z_q|q|、Z_uu、M_uq、M_uw、M_w|w|、M_q|q|、M_uu為的水動力參數；(x_G，y_G，z_G)和(x_B，y_B，z_B)分別為UUV的重心和浮力中心；

忽略二階系數且令(x_G，y_G，z_G)＝(x_B，y_B，z_B)＝0，x＝(w q θ z)^T，u(t)＝δ_s(t)則式(1)線性化的方程組為：

其中：

步驟A2、建立UUV垂直面模糊時滯數學模型：

根據(1)中的UUV垂直面的數學模型，結合信息從傳感器到控制器的時滯為τ_sc，控制器到執行機構時滯為τ_ca；

令τ＝τ_sc+τ_ca建立UUV垂直面時滯模型為：

式中：β為UUV垂直面通信時滯系數；

令x_τ＝x(t-τ)有以下T-S模糊規則：

規則1：當航速u＝U₁，則

規則2：當航速u＝U₂，則

……

規則n：當航速u＝U_n，則

則有UUV垂直面T-S模糊時滯模型的狀態方程：

其中：λ_i(ξ(t))為模糊規則間的隸屬函數且