[發明專利]一種基于Huber M估計的水下機器人動力學模型參數辨識方法

在審

• 申請號: 201910518943.6
• 申請日: 2019-06-16
• 公開（公告）號: CN110334411A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 范世東;王斌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/16;G06F17/15;G06F17/13
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李丹

1.一種基于Huber M估計的水下機器人動力學模型參數辨識方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立原始的水下機器人6自由度耦合動力學模型并對其進行簡化，解耦求得算法辨識所需的簡化水下機器人單自由度動力學模型；

2)根據建立的模型，確定所需辨識的動力學參數θ；

3)采用基于Huber損失函數的遞推最小二乘法，辨識水下機器人動力學模型的參數估計值；

4)根據辨識得到的水下機器人動力學模型的參數估計值，更新水下機器人的當前狀態值；

5)重復步驟2)至4)，得到每個采樣時刻的參數估計值，并取平均值作為辨識結果。

2.根據權利要求1所述的基于Huber M估計的水下機器人動力學模型參數辨識方法，其特征在于，所述步驟1)中，簡化的水下機器人單自由度動力學模型為：

其中，

M＝M_RB+M_A；

M_RB＝diag{m 0 m 0 0 I_z}；

D(v)＝diag{X_u+X_u|u||u| 0 Z_w+Z_w|w||w| 0 0 N_r+N_r|r||r|}；

g(η)＝[0 0 0 -16 0 0]^T

其中，M是質量及慣性矩陣，該矩陣包括剛體質量和慣性矩陣M_RB、水動力附加質量矩陣M_A；m為水下機器人的質量；I為水下機器人的慣量項，I_z為z方向上水下機器人的慣量項；

表示首向；表示縱向；表示法向；是線加速度和角加速度矢量；v是運動坐標系下的水下機器人的線速度和角速度向量；g(η)為由重力和浮力產生的恢復力(力矩)向量；D(v)是流體阻力矩陣；τ是推進器和水下機器人受到水中干擾的合力和合力矩向量，J(η)為固定坐標系與運動坐標系之間的轉換矩陣。

3.根據權利要求1所述的基于Huber M估計的水下機器人動力學模型參數辨識方法，其特征在于，所述步驟3)中采用基于Huber損失函數的遞推最小二乘法，辨識水下機器人動力學模型的參數估計值，

其中，辨識參數的基于Huber損失函數的遞推最小二乘法的估計公式為：

基于Huber損失函數的遞推最小二乘法的穩健增益K_Huber(k)如下：

式中，u(e_k)為Huber法的穩健因子。

4.根據權利要求3所述的基于Huber M估計的水下機器人動力學模型參數辨識方法，其特征在于，所述穩健因子的調節參數δ取值為1.345。