[發明專利]一種基于撲翼偏置的仿蝠鲼水下航行器滑翔航向控制方法

有效

• 申請號: 202110635074.2
• 申請日: 2021-06-08
• 公開（公告）號: CN113341974B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 曹勇;謝鈺;馬淑敏;張代利;郝藝偉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02;B63G8/20
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 王鮮凱

1.一種基于撲翼偏置的仿蝠鲼水下航行器滑翔航向控制方法，其特征在于：仿蝠鲼航行器左側胸鰭包含2個舵機，分別命名為第一舵機單元(1)和第二舵機單元(2)，右側胸鰭舵機命名為第三舵機單元(3)和第四舵機單元(4)；每個舵機單元由一個轉換公式的輸出控制構成一個單元；左側胸鰭第一舵機單元(1)與第二舵機單元(2)聯系，右側胸鰭第三舵機單元(3)與第四舵機單元(4)聯系；通過胸鰭中間第二舵機單元(2)和第三舵機單元(3)建立左右側胸鰭之間的聯系，航向控制步驟如下：

步驟1計算航向偏差及航向偏差變化率：通過姿態傳感器獲得水下航行器的當前方位角為x，順時針為正，任務設定的參考航向為x_d，則航向偏差Δx為

Δx＝x-x_d

對航向偏差求導，得到航向偏差變化率v為：

其中t為水下航行器的深度傳感器信息更新周期；

步驟2、查詢模糊控制規則表：以航向偏差與航向偏差變化率作為輸入，即以Δx作為橫坐標E的值、v作為縱坐標Ec的值進行表格查詢，通過查詢模糊控制規則表得到偏置參數；

步驟3：根據偏置參數應計算出對應的航行器胸鰭控制信號，采用下述轉換公式實現仿蝠鲼航行器胸鰭偏置運動的控制：

其中，各方程均以Δx為輸入，分別為舵機單元1偏置轉換公式、舵機單元2偏置轉換公式、舵機單元3偏置轉換公式、舵機單元4偏置轉換公式；式中k₁表示第1個舵機單元的設置偏置值，c₁表示第1個舵機單元的參考零位，d₁表示第1個舵機單元的計算轉換系數；k₂表示第2個舵機單元的設置偏置值，c₂表示第2個舵機單元的參考零位，d₂表示第2個舵機單元的計算轉換系數；k₃表示第3個舵機單元的設置偏置值，c₃表示第3個舵機單元的參考零位，d₃表示第3個舵機單元的計算轉換系數；k₄表示第4個舵機單元的設置偏置值，c₄表示第4個舵機單元的參考零位，d₄表示第4個舵機單元的計算轉換系數；h₁表示舵機單元1的輸出值，h₂表示舵機單元2的輸出值，h₃表示舵機單元3的輸出值，h₄表示舵機單元4的輸出值；

步驟4：將輸出值作用到四個舵機單元，從而實現左右偏置不對稱的弓形滑翔完成航向控制。