[發明專利]一種水下機器人在近水面受海浪干擾時使用水平舵進行主動減搖的模糊PID控制方法在審
| 申請號： | 201711268147.9 | 申請日： | 2017-12-05 |
| 公開（公告）號： | CN108008626A | 公開（公告）日： | 2018-05-08 |
| 發明（設計）人： | 綦志剛;原新;孫偉星;趙威;陳緣 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工程大學 |
| 主分類號： | G05B11/42 | 分類號： | G05B11/42;G05B13/04 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 150001 黑龍江省哈爾濱市南崗區*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 水下 機器人 水面 海浪 干擾 使用 水平舵 進行 主動 模糊 pid 控制 方法 | ||
本發明提供一種水下機器人在近水面受海浪干擾時使用水平舵進行主動減搖的模糊PID控制方法，首先建立水下機器人的橫搖運動模型?；谒聶C器人自帶水平舵，建立水平舵縱向擺動時的升力模型。得到波浪對機器人的干擾力矩計算方法并進行仿真。利用上述的水下機器人的橫搖運動模型和波浪對機器人的干擾力矩的計算方法，搭建受擾后的水下機器人在近水面的橫搖減搖系統的模型，通過測量元件檢測在波浪干擾作用下水平舵的橫搖角度，分析近水面機器人在不同深度的橫搖特點，建立相應的模糊規則，優化PID控制器的三個參數，得到水平舵的橫搖角，從而使水平舵的隨動系統作出反應產生減小水下機器人橫搖的扶正力矩，達到減搖的目的。
技術領域
本發明涉及一種主動減小水下機器人在近水面工作時橫搖運動的方法，尤其涉及一種水下機器人在近水面受海浪干擾時使用水平舵進行主動減搖的模糊PID控制方法。
背景技術
水下機器人在近水面航行并執行任務的過程中，由于受到海浪的干擾，會不可避免的產生搖蕩運動，其中橫搖運動是最為劇烈的運動之一。減小水下機器人在近水面時的橫搖運動，不但可以保證其安全性，而且能更好的完成水下作業任務。
將水下機器人的四個水平舵做為控制橫搖運動的裝置，不但沒有增加額外的安裝成本，而且還可以獲得較好的減搖效果。
發明內容
本發明的目的是為了提供一種水下機器人在近水面受海浪干擾時使用水平舵進行主動減搖的模糊PID控制方法，一種改善在對水下機器人在近水面不同深度時，基于自帶的水平舵，實現自主減搖的模糊PID控制方法。
本發明的目的是這樣實現的：步驟如下：
步驟一：建立隨機海浪模型；
步驟二：根據建立的海浪模型得到水下機器人的水動力系數；根據簡化后的水下機器人的六自由度方程建立水下機器人的橫搖運動模型，并得到水下機器人的橫搖運動相應的橫搖角；
步驟三：利用得到的水下機器人的橫搖角度，并根據水下機器人在近水面的不同深度的橫搖特點，建立相應的模糊規則，優化PID控制器的三個參數，得到水平舵的控制輸出橫搖角度改變量；
步驟四：建立水下機器人的水平舵的升力模型，利用橫搖角改變量得到水平舵為水下機器人提供的升力，反饋作用在水平舵的隨動系統上；
步驟五：在MATLAB的SIMULINK中搭建仿真模型，對水下機器人在近水面不同深度下進行仿真，驗證減搖效果。
本發明還包括這樣一些結構特征：
1.步驟一中的隨機海浪模型具體是：
基于ITTC提供的雙參數海浪建立水面上隨機海浪模型S
式中：
水下的波幅ζ(t)的大小隨著水深的增加是呈指數函數規律下降的，滿足：
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