[發(fā)明專利]一種基于領(lǐng)航者和虛擬領(lǐng)航者的多AUV直線編隊控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810507374.0
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108549394A
• 公開（公告）日: 2018-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李娟;袁銳錕;張建新;王宏健;陳興華;杜雪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于領(lǐng)航者和虛擬領(lǐng)航者相結(jié)合的多AUV直線編隊控制方法，具體包括如下步驟：

(1)根據(jù)使命任務(wù)，實現(xiàn)多AUV的路徑規(guī)劃，獲得領(lǐng)航者需跟隨的路徑；

(2)建立參考坐標(biāo)系：以步驟(1)中獲取的路徑的起點為路徑坐標(biāo)系的原點，記為0；以路徑所在的直線為坐標(biāo)軸的縱軸，記為X軸；垂直于路徑且經(jīng)過路徑起點的直線為坐標(biāo)軸的橫軸，記為Y軸；AUV重心為G，速度向量為U_G，在固定坐標(biāo)系下X軸和Y軸上投影為AUV受到的外力F在固定坐標(biāo)系下X軸和Y軸上的投影為F_X,F_Y；受到的外力矩為T；運動坐標(biāo)系的原點取在AUV重心G處；縱軸取在AUV縱中剖面內(nèi)，指向船首，記為x軸；橫軸與AUV縱中剖面垂直，指向右舷，記為y軸。速度向量為U_G，在固定坐標(biāo)系下x軸和y軸上投影為u,v；AUV受到的外力F在固定坐標(biāo)系下x軸和y軸上的投影為F_x,F_y；受到的外力矩為T；因外力矩而獲得的角速度為r；

(3)建立如下AUV動力學(xué)模型：

在固定坐標(biāo)系中，AUV的動力學(xué)模型為：

式中：φ為AUV速度與固定坐標(biāo)系的夾角；ψ為X軸與運動坐標(biāo)系的夾角，V_t為AUV的合速度，且假設(shè)u_G恒不為0，定義β為側(cè)滑角，β＝φ-ψ＝tan^-1(v/u)；

在運動坐標(biāo)系中，水體為理想流體時，AUV動力學(xué)模型為：

式中：mur,-mvr為AUV轉(zhuǎn)動時的離心慣性力；N為繞水平面旋轉(zhuǎn)的力矩；F_T為AUV縱向受到水平推力，Γ為垂直水平面方向轉(zhuǎn)艏力矩，F(xiàn)_w為水平面對AUV的阻力，N為垂直水平面方向的力矩，F(xiàn)_w在x軸和y軸上的分力為F_xw,F_yw；m_u；m_vr；m_v；m_ur分別為實際運動中的質(zhì)量；

(4)構(gòu)建固定坐標(biāo)系下的跟隨者AUV的誤差模型；

(5)設(shè)計AUV運動控制器。