[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

本發明公開了一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，本發明通過將水下航行器行駛過程中的不確定性影響因素作為預設參數，預先建立預設參數與水下航行器的控制輸入量以及航行誤差的對應關系，并根據水下航行器的歷史運動數據來獲取預設參數,從而對水下航行器行駛過程中的不確定影響因素的影響進行估計，實現了對水下航行器行駛路徑的可靠控制。

技術領域

本發明涉及水下航行器技術領域，特別涉及一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法。

背景技術

在海洋資源開發過程中，多水下航行器協同合作執行任務的場景十分常見，在這種場景下，需要保持每個水下航行器按照期望路徑行駛，但是，水下航行器的水下行駛過程中對水下航行器的路徑產生影響的因素具有不確定性，水下航行器經常會出現偏航的情況，現有技術中，對于水下航行器的路徑控制沒有考慮到水下航行器行駛過程中的不確定性參數，難以實現可靠控制。

因此，現有技術還有待改進和提高。

發明內容

針對現有技術的上述缺陷，本發明提供一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，旨在解決現有技術中水下航行器路徑控制方案中沒有考慮到行駛過程中的不確定性因素，難以實現可靠控制的問題。

為了解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案如下：

本發明的第一方面，提供一種基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，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。

所述的基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其中，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。

所述的基于數據分析的多水下航行器跟蹤控制方法，其中，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。