一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法，属于水下机器人的控制领域，通过采用遗传算法对探测设备的浮力调节过程进行优化选择，获得低功耗的浮力调节方法，避免了在高压强环境下电机工作带来的高能耗问题，有效地节省了能源，延长了水下探测设备的工作时间。同时，该方法考虑了水下探测设备的运动模型，可以通过选择功耗权重和时间权重来灵活调整相应的浮力调节方法，以适应不同的探测任务，避免了只考虑功耗而忽视探测设备运动时间的问题，有利于实验人员对水下探测设备整体运动时间的把握。

【技术实现步骤摘要】
一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法
本专利技术涉及水下机器人的控制领域，具体地说，涉及一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法。
技术介绍
目前，随着各个国家对海洋环境的日益重视，多种水下探测设备相继被研发出来，如美国的Slocum滑翔机，法国的SeaExplorer滑翔机以及中国的“海翼”号滑翔机和蛟龙号载人潜水器，此外，全球海洋观测计划(Argo)也已经进入全面实施阶段，其在全球海洋中通过布放浮标来对海洋进行观测。在水下探测设备的结构中，浮力调节装置是其中重要的组成部分，而可变体积式浮力调节装置因其调节精度高、密封性好、整体稳定性强等优点得到了广泛的应用。当水下探测设备需要下潜时，可变体积式浮力调节装置将外油囊中的油泵入内油囊中，设备整体浮力减小，小于重力，设备下潜；当水下探测设备需要上浮时，可变体积式浮力调节装置将内油囊中的油泵入外油囊中，设备整体浮力增大，大于重力，设备上浮。可变体积式浮力调节装置通过此种方式实现水下探测设备浮力的改变，从而实现在深度方向上的运动和数据采集。一般的探测设备通常是在水面向内油囊一次性泵入一定量的油实现下潜过程，到达指定深度时向外油囊一次性泵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过当前海域中一定深度处海水的密度ρh，计算得到探测设备从深度hx运动到深度hy时油囊体积的改变量

【技术特征摘要】
1.一种基于遗传算法的浮力调节低功耗控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1)通过当前海域中一定深度处海水的密度ρh，计算得到探测设备从深度hx运动到深度hy时油囊体积的改变量2)建立探测设备的运动学方程，计算设备从深度hx运动到hy时所需时间；3)通过实验得到浮力调节装置的电机功率与外油囊所受外部压强的关系以及泵的排油速率与外油囊所受外部压强的关系，再通过海洋中压强与深度的关系计算出在一定深度处浮力调节装置中电机的功率Ph以及泵的排油速率voil；4)构造适应度函数其中，ωE为功耗权重，即浮力调节装置中电机功耗在适应度函数中所占的比例，取值范围为[0，1]；ωT为时间权重，即总上浮时间在适应度函数中所占的比例，其值为1-ωE；k为打油次数；为在第i个深度打油时电机的功率，为该次打油的时间，由油囊体积的改变量与泵的排油速率voil计算得到；ti为在两个相邻深度值之间运动的时间，由步骤2)计算得到；5)根据需要选择功耗权重和时间权重的值，通过遗传算法求解出不同打油次数k值对应的适应度函数值，比较后得到上浮时最佳的浮力调节方法。2.根据权利要求1所述的浮力调节低功耗控制方法，其特征在于，步骤1)中，通过温盐深仪测得的海洋密度及压强信息，通过拟合得到当前海域一定深度处海水的密度ρh和压强p′h。3.根据权利要求1所述的浮力调节低功耗控制方法，其特征在于，步骤1)中，油囊体积的改变量通过以下方式计算得到：对于探测设备，其在深度hx处时，在深度hy处时，其中，分别为在深度hx和hy时的海水密度，分别为在深度hx和hy时的探测设备排开水的体积；由公式(***)和公式(****)得到探测设备从深度hx运动到深度hy时所需要的外油囊体积的改变量：4.根据权利要求1所述的浮力调节低功耗控制方法，其特征在于，步骤2)中，建立...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨灿军，郅慧，吴世军，周璞哲，华骁寒，陈玉璐，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33