[發明專利]一種水下無人機的定俯仰角運動控制方法及其裝置

有效

• 申請號: 201810869999.1
• 申請日: 2018-08-02
• 公開（公告）號: CN108873925B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 王盛煒;黃俊平;陳漢良
• 申請（專利權）人: 深圳市吉影科技有限公司
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

本發明涉及水下無人機控制技術領域，特別涉及一種水下無人機的定俯仰角運動控制方法及其裝置；本發明實現了水下無人機在保持穩定在的特定俯仰角姿態下，同時結合實時俯仰角的反饋而進行推力調整分配，能夠幫助水下無人機在定俯仰角狀態下實現非常平穩的航行和運動；從而有效解決了現有技術中水下無人機在有俯仰角狀態下的運動不穩定、容易失控的問題。

技術領域

本發明涉及水下無人機控制技術領域，特別涉及一種水下無人機的定俯仰角運動控制方法及其裝置。

背景技術

水下無人機是一種可以進行水下探測、攝影及釣魚的智能化設備，也被稱為水下機器人；主要應用在水下攝影，水產養殖，水下勘察，海釣等多個商用及消費級領域。

在目前的水下無人機運動控制中，由于水下無人機的姿態平衡控制難度較高，目前市面上大部分的水下無人機無法實現定俯仰角控制，在采用沒有俯仰角狀態下的控制策略，這樣會導致水下無人機在有俯仰角狀態下的運動不穩定、容易失控，同時還會影響到機體的整體平衡性和控制穩定性。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種水下無人機的定俯仰角運動控制方法，其先啟動定俯仰角運動模式，在保持穩定在的特定俯仰角姿態下，同時結合實時俯仰角的反饋而進行推力調整分配，能夠幫助水下無人機在定俯仰角狀態下實現非常平穩的航行和運動；同時還提供一種水下無人機的定俯仰角運動控制裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是：提供一種水下無人機的定俯仰角運動控制方法，其中，包括如下步驟：

步驟S1、開啟定俯仰角運動模式；

步驟S2、根據水下無人機當前飛行姿態，判定水下無人機的俯仰角；

步驟S3、根據水下無人機的俯仰角，將水下無人機當前的各推進器的推進力進行調整分配。

作為本發明的一種改進，在步驟S2中，水下無人機反饋其俯仰狀態而確定其的縱傾角，該縱傾角為俯仰角。

作為本發明的進一步改進，在步驟S3中，如果該俯仰角為0°，則采用普通推力分配矩陣將水下無人機當前的各推進器的推進力進行轉換調整分配。

作為本發明的更進一步改進，在步驟S3中，如果該俯仰角不為0°，則采用實時推力分配矩陣將水下無人機當前的各推進器的推進力進行轉換調整分配。

作為本發明的更進一步改進，在步驟S3中，如果該俯仰角為0°，水下無人機處于平衡狀態，則其坐標定義為O-XYZ坐標系；如果俯仰角不為0°，水下無人機處于定俯仰角狀態，則其坐標定義為O-xyz坐標系；O-XYZ坐標系與O-xyz坐標系的夾角的大小等于俯仰角的大小。

作為本發明的更進一步改進，在步驟S3中，在水下無人機處于平衡狀態下，在O-XYZ坐標系內，各方向的推進器的推進力分別為Fx-in、Fz-in和Nz-in。

作為本發明的更進一步改進，在步驟S3中，在水下無人機處于定俯仰角狀態下，在O-xyz坐標系內，各方向的推進器的推進力分別為Fx-in’、Fz-in’和Nz-in’。

一種水下無人機的定俯仰角運動控制裝置，其中，包括用于提供動力的推進器、用于控制該推進器運行的定傾PID控制器和用于實時反饋水下無人機的俯仰角的定俯仰角運動控制器；所述定傾PID控制器分別與所述推進器、定俯仰角運動控制器電性連接。

作為本發明的一種改進，所述推進器的數量為6個，其中在水下無人機的左右兩側分別設置有2個推進器，在水下無人機的尾側設置有2個推進器。

作為本發明的進一步改進，所述定俯仰角運動控制器內設置有用于感應水下無人機的俯仰的感應模塊和用于計算水下無人機的俯仰角度的檢測模塊。