[發(fā)明專利]一種復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911006244.X
• 申請日: 2019-10-22
• 公開（公告）號: CN110703791B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發(fā)明（設計）人: 黃斌;呂幫俊;彭利坤;何曦光;陳佳;宋飛;屈鐸;陳佳寶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 北京天盾知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11421
• 代理人: 楊本官

本發(fā)明屬于潛艇航行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法。包括用于構(gòu)建X舵潛艇運動模型的步驟；具體是指以潛艇重心G為動坐標系原點O構(gòu)建動坐標系，將潛艇在流體中的空間運動分解為沿艇體運動坐標系三個方向的平動和轉(zhuǎn)動，得到六自由度空間運動方程；還包括構(gòu)建模糊控制論域及隸屬度函數(shù)的步驟，建立模糊控制規(guī)則的步驟，本發(fā)明的復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法對于舵卡挽回控制決策和控制方法的設計具有較好的實用性和創(chuàng)新性，能夠有效的對舵卡故障進行監(jiān)測，并自動進行挽回控制，挽回X艉舵雙舵卡滿舵的狀態(tài)，精確挽回深度和縱傾角尤其是對于雙舵舵卡采取旋回方式的挽回措施具有獨創(chuàng)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于潛艇航行控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法。

背景技術(shù)

舵卡故障是潛艇水下航行的常見故障之一，也是危害潛艇安全航行的主要因素。經(jīng)驗豐富的舵手對潛艇的操舵規(guī)律有著深刻的理解，但是他們不能通過精確的控制方程來描述潛艇的操舵規(guī)律，往往是通過描述性的語言來表達。如“深度接近，用小舵角微調(diào)”、“尾傾太大，用下潛舵”、“小范圍變深，用平行舵”等等。而復雜條件下

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于，提供一種將上述類似的“模糊”語言轉(zhuǎn)化為清晰的控制規(guī)則，用于實現(xiàn)潛艇自動操舵的復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造采用如下技術(shù)方案。

本發(fā)明的一種復雜條件下潛艇X舵智能模糊控制方法，包括如下步驟，

步驟一、用于構(gòu)建X舵潛艇運動模型的步驟；具體是指：

以潛艇重心G為動坐標系原點O構(gòu)建動坐標系，將潛艇在流體中的空間運動分解為沿艇體運動坐標系三個方向的平動和轉(zhuǎn)動，由此得如下六自由度空間運動方程：

軸向力方程：

橫向力方程：

垂向力方程：m(w-uq+vp)＝Z

橫搖力矩方程：

縱傾力矩方程：

偏航力矩方程：

其中：

m為潛艇質(zhì)量；m為潛艇質(zhì)量；I_x,y,z為潛艇對三坐標軸X，Y，Z的轉(zhuǎn)動慣量；u,v,w為潛艇沿三坐標軸X，Y，Z的運動速度；p,q,r為潛艇沿三坐標軸X，Y，Z的旋轉(zhuǎn)角速度； X,Y,Z,K,M,N為潛艇所受的水動力和力矩；

其中，運動參數(shù)之間的滿足：

X型尾舵施加給潛艇的操縱力為：T(δ_i)＝[X,Y,Z,K,M,N]i＝1,2,3,4

式中δi表示四個X舵角，X,Y,Z表示由X舵產(chǎn)生的三個方向的操縱力，K,M,N表示由X舵產(chǎn)生的三個方向的操縱力矩；且：

其中，等量表示操舵引起流體動力的水動力導數(shù)，由拖曳水池實驗得到，δ_r,δ_s,δ_i(i＝1,2,3,4)分別表示方向舵角、尾升降舵角以及四個X舵角，u表示航速在動坐標系的x軸方向的分量，采用四階Runge-Kutta法迭代求解潛艇6-DOF得到潛艇的運動規(guī)律；

步驟二、構(gòu)建模糊控制論域及隸屬度函數(shù)，具體是指

建立控制器輸入變量的非線性映射關(guān)系：