[發明專利]一種水下滑翔機混合航向控制方法、終端及介質

有效

• 申請號: 202111476449.1
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114326758B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 陳卓;魯敏;肖志偉;陳新;楊波浪;吳佳維
• 申請（專利權）人: 湖南國天電子科技有限公司
• 主分類號: G05D1/06
• 分類號: G05D1/06
• 代理公司: 長沙大珂知識產權代理事務所(普通合伙) 43236
• 代理人: 鄧文娟

1.一種水下滑翔機混合航向控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：實時采集水下滑翔機于慣性坐標系下的三維歐拉角參數、三維坐標參數、三維運動速度參數，并實時采集水下滑翔機所在海洋環境的波浪參數；

S2：根據所述S1步驟采集到的三維坐標參數構建水下滑翔機所在海洋環境下的x軸自由表面波流體速度計算模型與z軸自由表面波流體速度計算模型；

S3：利用所述S2步驟計算得到的x軸自由表面波流體速度與z軸自由表面波流體速度以及S1步驟采集到的三維運動速度參數計算水下滑翔機受到海浪波動影響的變動角度；并采用S1步驟采集到的三維坐標參數和三維歐拉角參數構建實時水下滑翔機所在海洋環境的不規則波的剖面計算模型；

S4：在期望目標航向已知的情況下，采用基于PID模糊控制算法的抗飽和補償控制模型控制水下滑翔機的目標航向;

所述S2步驟構建的x軸自由表面波流體速度計算模型如下：

構建的z軸自由表面波流體速度計算模型如下：

其中，x(t)為t時刻水下滑翔機于慣性坐標系下的x軸坐標，z(t)為水下滑翔機于慣性坐標系下的z軸坐標，t為采集時的時刻；f_i為受到海浪波動中的第i個不規則波的頻率，i＝1,2,…,N；k為受到海浪波動的波數，h為海底基底深度，B_i為受到海浪波動中的第i個不規則波時流體速度計算轉換系數。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步驟中水下滑翔機受到海浪波動為受到共N個不規則波影響，實時計算t時刻水下滑翔機受到海浪波動中的第i個不規則波影響的變動角度公式如下：

其中，v_x(t)為t時刻水下滑翔機于慣性坐標系下的x軸航行速度，v_z(t)為t時刻水下滑翔機于慣性坐標系下的y軸航行速度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步驟構建的實時水下滑翔機所在海洋環境的不規則波的剖面計算模型如下：

其中，x(t)為t時刻水下滑翔機于慣性坐標系下的x軸坐標，y(t)為水下滑翔機于慣性坐標系下的y軸坐標；B_i為受到海浪波動中的第i個不規則波時流體速度計算轉換系數，f_i為受到海浪波動中的第i個不規則波的頻率，i＝1,2,…,N；γ_i為受到海浪波動產生的在區間[-π,π]上均勻分布的隨機變量，為受到海浪波動中的第i個不規則波的相移；φ為采集到的水下滑翔機于慣性坐標系下的橫滾角，θ為采集到的水下滑翔機于慣性坐標系下的俯仰角，ψ為采集到的水下滑翔機于慣性坐標系下的偏航角。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4步驟采用的基于PID模糊控制算法的抗飽和補償控制模型如下：

G_a(t)＝G_a(t-1)+K_p(t)(ΔE_i(t)-ΔE_i(t-1)+β_pθ_p)+K_j(t)ΔE_i(t)+K_d(t)(ΔE_i(t)-2ΔE_i(t-1)+ΔE_i(t-2)-β_dθ_d)

其中，ΔE_i(t)為t時刻水下滑翔機受到海浪波動中的第i個不規則波影響的變動角度；K_p(t)為t時刻第一模糊控制系數，K_j(t)為t時刻第二模糊控制系數，K_d(t)為t時刻第三模糊控制系數；θ_p為第一抗飽和補償控制規則參數，θ_d為第二抗飽和補償控制規則參數；β_p為第一抗飽和補償控制過程參數，β_d為第二抗飽和補償控制過程參數。