[發明專利]一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法

有效

• 申請號: 202010839097.0
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112083733B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 許斌;壽瑩鑫;張愛東;梅濤;李勝全
• 申請（專利權）人: 鵬城實驗室
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 陳專

1.一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其特征在于，所述方法包括：

獲取目標水下航行器的期望路徑，根據所述目標水下航行器的期望路徑和所述目標水下航行器當前的運動數據獲取所述目標水下航行器當前的航行誤差；

根據預先建立的所述目標水下航行器的運動模型獲取所述目標水下航行器的控制輸入量與所述航行誤差以及預設參數的對應關系，其中，所述控制輸入量為所述目標水下航行器的推進系統的控制力和力矩；

根據所述目標水下航行器在特定時間段內的運動數據獲取所述預設參數，其中，所述特定時間段為當前時刻前預設時長的時間段；

根據所述預設參數、所述航行誤差以及所述對應關系獲取所述控制輸入量；

根據所述控制輸入量調節所述目標水下航行器的推進系統的控制力和力矩，使得所述目標水下航行器按照所述目標水下航行器的期望路徑航行；

其中，所述目標水下航行器的運動數據包括第一運動數據和第二運動數據，所述第一運動數據為所述目標水下航行器在地球坐標系下的位置和艏向，所述第二運動數據為所述目標水下航行器在體坐標系下的縱蕩、橫蕩和艏搖速度。

2.根據權利要求1所述的基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其特征在于，所述獲取所述目標水下航行器的期望路徑包括：

設置虛擬領航者的期望路徑；

根據所述虛擬領航者的期望路徑以及所述目標水下航行器與所述虛擬領航者的期望位置關系獲取所述目標水下航行器的期望路徑。

3.根據權利要求2所述的基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其特征在于，所述目標水下航行器的期望路徑通過如下公式被表示：

η_di(θ)＝η_d(θ)+R[ψ_d(θ)]l_i；

其中，η_d(θ)＝[-cos(θ),sin(θ),θ]^T為虛擬領航者的期望路徑，θ為期望路徑的變化參數，R(ψ)為地球坐標系和體坐標系的轉換矩陣，ψ_d為所述虛擬領航者在地球坐標系下的艏向，l_i為所述目標水下航行器和所述虛擬領航者的相對位置向量。

4.根據權利要求1所述的基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其特征在于，所述航行誤差包括位置誤差和跟蹤誤差，所述根據所述目標水下航行器的期望路徑和所述目標水下航行器當前的運動數據獲取所述目標水下航行器的航行誤差包括：

根據第一預設公式和第二預設公式分別獲取所述位置誤差和所述跟蹤誤差；

所述第一預設公式為：e_i,1＝x_i,1-η_di(θ)；

所述第二預設公式為：

其中，e_i,1為所述位置誤差，x_i,1為所述第一運動數據的矩陣表示，η_di(θ)為所述目標水下航行器的期望路徑，θ為期望路徑的變化參數，e_i,2為所述跟蹤誤差，x_i,2為所述第二運動數據的矩陣表示，g_i,1＝R(ψ_i)，ψ_i為所述目標水下航行器在地球坐標系下的艏向，R(ψ)為地球坐標系和體坐標系的轉換矩陣，K_i,1為控制增益參數，v_s為所述目標水下航行器沿所述目標水下航行器的期望路徑形式的期望速度。