The invention discloses an adaptive motion control device for an underwater robot and its method, including internal loop control module and outer loop control module. The outer loop control module tracks the desired signal, and the virtual control law of the outer loop control module of the inner loop control module is tracked, and the external loop control module is added to the interference compensation item. And the input uncertainty compensation item, the outer loop control module builds the nonlinear adaptive compensation module based on the fuzzy logic of fuzzy logic module and the dynamic signal of the dynamic signal generating module, and the nonlinear adaptive compensation module is built on the nonlinear module of the actuator based on the nonlinear module of the actuator. The robot dynamics model is built based on the underwater vehicle dynamics model to build the underwater vehicle kinematics model. It can ensure the desired trajectory and attitude tracking in the complex underwater environment, and deal with the nonlinear characteristics such as dead zone in the actuator. One
【技术实现步骤摘要】
一种水下机器人的自适应运动控制装置及其方法
本专利技术属于水下机器人运动控制
,涉及一种多执行机构水下机器人的自适应运动控制;具体涉及一种水下机器人自适应运动控制装置;还涉及一种水下机器人自适应运动控制方法。
技术介绍
海洋蕴含着丰富的资源,目前合理利用、开发海洋资源对于人类社会的可持续发展将起到巨大的作用。水下机器人能够广泛应用于海洋救助与打捞、海洋石油开采、水下工程施工、深海资源调查、军事和国防建设等诸多方面,是人类进行深海资源的研究与开发的强有力的工具。水下机器人常常工作于复杂的水下环境中,受到水流、电磁等外部干扰的影响,其运动控制已成为当前的技术难题和热点问题之一。此外,由于工作在水下环境中,该类机器人的推进器和控制舵也常常呈现非线性特性和耦合特征,可能会降低运动控制的控制精度,甚至会引起系统失稳。针对水下机器人的运动控制,人们已经提出了很多种控制方法。传统的PID控制方法具有结构简单、易于工程实现的优点,但是PID方法的参数难以调整,而且难以在复杂多变的环境下获得良好的控制效果。近年来,现代控制理论也在水下机器人的运动控制中取得了广泛应用。但是基于反馈线性化的控制方法算法较为复杂,会加重计算机的计算负担,难以在线实现。鲁棒控制方法虽然能够解决模型不确定性系统的控制问题,在保证系统稳定的同时能将干扰对系统性能的影响抑制在一定的水平之下。但是鲁棒方法的控制增益是根据不确定性的范数上界设计的,过于保守而且不能随着干扰变化而变化。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水下机器人自适应运动控制装置,能够保证机器人在水下复杂环境中实现期望的轨迹和姿态跟踪,同 ...
【技术保护点】
1.一种水下机器人自适应运动控制装置,其特征在于,包括内环控制模块(1)和外环控
【技术特征摘要】
1.一种水下机器人自适应运动控制装置,其特征在于,包括内环控制模块(1)和外环控制模块(2),外环控制模块(2)对期望信号进行跟踪,内环控制模块(1)对外环控制模块(2)的虚拟控制律进行跟踪;所述外环控制模块(2)中加入干扰补偿项和输入不确定性补偿项,外环控制模块(2)基于模糊逻辑模块(9)的模糊逻辑的和动态信号生成模块(8)的动态信号构建非线性自适应补偿模块(11);基于非线性自适应补偿模块(11)构建执行机构非线性模块(3),基于执行机构非线性模块(3)构建水下机器人动力学模型(4),基于水下机器人动力学模型(4)构建水下机器人运动学模型(5)。2.根据权利要求1所述的水下机器人自适应运动控制装置,其特征在于,所述外环控制模型(2)中水下环境干扰自适应补偿模块(6)完成干扰补偿项,通过非线性反馈模块(7)完成输入不确定性补偿项。3.根据权利要求2所述的水下机器人自适应运动控制装置,其特征在于,所述水下环境干扰自适应补偿模块(6)、非线性反馈模块(7)、动态信号生成模块(8)和模糊逻辑模块(9)共同构建控制分配模块(10),并且基于控制分配模块(10)构建非线性自适应补偿模块(11)。4.一种水下机器人自适应运动控制方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,构建水下机器人的运动学模型和动力学模型,并且构建水下机器人执行机构的非线性死区特性;步骤2,对未建模动态进行补偿,生成非线性动态补偿信号,其中未建模状态满足输入状态稳定性;...
【专利技术属性】
技术研发人员:袁源,王铮,朱战霞,孙冲,陈诗瑜,
申请(专利权)人:西北工业大学,西北工业大学深圳研究院,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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