The invention proposes a four-channel coupling control method for autonomous underwater vehicle. Firstly, the data of attitude sensor and depth sensor are acquired separately and filtered, then the longitudinal plane control calculation, horizontal plane control calculation and roll control calculation are carried out respectively, and then the rudder angle distribution calculation is carried out to calculate the control force. Moments are allocated to four rudder surfaces to get the steering angle; then speed sensor information is obtained, speed control calculation is carried out after filtering, and speed control instructions are obtained; finally, the steering angle and speed instructions are sent to the executing mechanism for execution. The present invention realizes stable navigation of AUV by periodically controlling the rudder angle and rotational speed of single propeller and cross rudder type AUV through control algorithm. The rudder angle allocation algorithm adopted in the present invention takes into account the influence of AUV roll and is applicable to AUV at any roll angle, especially when the roll angle of AUV is non-zero, it is more static than traditional AUV. The state rudder allocation method has better control effect.
【技术实现步骤摘要】
一种自主水下航行器四通道耦合控制方法
本专利技术涉及一种自主水下航行器控制方法,特别是对于螺旋桨推进加十字舵面布局的回转体自主水下航行器控制方法,属于水下航行器控制领域。
技术介绍
用于海洋探测与海底观测的无人潜水器(UnmannedUnderwaterVehicle,简称UUV)可分为遥控水下航行器(RemoteOperatedVehicle,简称ROV)和自主水下航行器(AutonomousUnderwaterVehicle,简称AUV)两种。与ROV相比,AUV作为一种水下自主运载工具,依靠自身所携带的能源航行,可完成水下测量、物品投送等任务,在军事海洋侦察、海洋环境监测、油田勘测等领域有着重要的作用。AUV具有活动范围与深度大、无脐带限制、可进入复杂结构体中、无需复杂水面支持系统、占用甲板小、运行维修费用低等优点。目前,回转体AUV舵面多采用十字形布局或者X型布局,与十字形布局不同的是X型布局需要把转矩分配到旋转了45°之后的四个舵面。但是无论是哪一种舵面布局,都存在AUV纵剖面与大地坐标系垂直面不总是重合的问题,因此固定的转矩和舵角分配方法会造成一定的误差和机动性损失,尤其带来转弯时的深度波动。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题,本专利技术提出一种采用十字舵面布局,同时对于任意横滚角下都适用的AUV四通道耦合控制方法。通过该控制方法计算相应执行机构指令,控制AUV稳定航行和有效作业。AUV控制方法主要包括:AUV纵平面运动控制算法、AUV水平面运动控制算法、AUV横滚控制算法、AUV舵角分配算法、AUV速度控制算法。本专利技术的技术方案为:所述 ...
【技术保护点】
1.一种自主水下航行器四通道耦合控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:分别计算纵平面控制力矩、水平面控制力矩和横滚控制力矩:AUV纵平面运动控制采用AUV深度控制,根据AUV每个控制周期测量的深度、俯仰角和俯仰角速度,按照以下公式进行混合计算得到纵平面控制力矩:
【技术特征摘要】
1.一种自主水下航行器四通道耦合控制方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤1:分别计算纵平面控制力矩、水平面控制力矩和横滚控制力矩:AUV纵平面运动控制采用AUV深度控制,根据AUV每个控制周期测量的深度、俯仰角和俯仰角速度,按照以下公式进行混合计算得到纵平面控制力矩:其中depth、depthref和deptherr分别为深度、参考深度和深度误差;θ和ωz分别为俯仰角和俯仰角速度;αf为AUV自由角;kpd、kid、kpθ和kdθ分别为深度比例系数、深度积分系数、俯仰角比例系数和俯仰角微分系数;Le为纵平面控制力矩;AUV水平面运动控制采用AUV航向角控制,根据AUV每个周期测量的航向角和航向角速度,按照以下公式经过混合计算得出水平面控制力矩:其中ψ、ψref和ψerr分别为航向角、参考航向角和航向角误差;ωy为航向角速度;kpψ和kdψ分别为航向角比例系数和航向角微分系数;Lr为水平面控制力矩;A...
【专利技术属性】
技术研发人员:潘光,高剑,曹永辉,
申请(专利权)人:西北工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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