【技术实现步骤摘要】
一种水下滑翔机混合航向控制方法、终端及介质
[0001]本专利技术属于水下滑翔机航行控制
，具体涉及一种水下滑翔机混合航向控制方法、终端及介质。
技术介绍
[0002]水下滑翔机(Autonomous underwater glider,AUG)广泛应用于科学、军事、民用领域，如海洋探测、军事搜索等方面。无人操作的远程探测能力是水下滑翔机发展的关键。其航向控制必须安全有效的指导水下滑翔机在混乱、复杂的海洋环境中精准运动。因此，如何设计精准可靠的水下滑翔机航向控制系统，同时保证航向控制具有优越的适应性和鲁棒性是AUG发展的关键因素，对发展AUG具有重要意义。水下滑翔机在航行过程中是通过尾部垂直舵来改变控制航向，水下滑翔机在水下滑翔时，水下情况比较复杂，拥有较多强干扰尾部垂直舵可能出现的饱和现象，对AUG影响较大，不容忽视。当水下滑翔机出现比较大的航向偏差时，航向大偏差和控制输出饱和会导致AUG失去控制。
[0003]目前现有常见的航向控制主要有：
[0004]1、传统PID航向控制；其根据给定值和实际输出...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下滑翔机混合航向控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：实时采集水下滑翔机于惯性坐标系下的三维欧拉角参数、三维坐标参数、三维运动速度参数，并实时采集水下滑翔机所在海洋环境的波浪参数；S2：根据所述S1步骤采集到的三维坐标参数构建水下滑翔机所在海洋环境下的x轴自由表面波流体速度计算模型与z轴自由表面波流体速度计算模型；S3：利用所述S2步骤计算得到的x轴自由表面波流体速度与z轴自由表面波流体速度以及S1步骤采集到的三维运动速度参数计算水下滑翔机受到海浪波动影响的变动角度；并采用S1步骤采集到的三维坐标参数和三维欧拉角参数构建实时水下滑翔机所在海洋环境的不规则波的剖面计算模型；S4：在期望目标航向已知的情况下，采用基于PID模糊控制算法的抗饱和补偿控制模型控制水下滑翔机的目标航向。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S2步骤构建的x轴自由表面波流体速度计算模型如下：构建的z轴自由表面波流体速度计算模型如下：其中，x(t)为t时刻水下滑翔机于惯性坐标系下的x轴坐标，z(t)为水下滑翔机于惯性坐标系下的z轴坐标，t为采集时的时刻；f
i
为受到海浪波动中的第i个不规则波的频率，i＝1,2,
…
,N；k为受到海浪波动的波数，h为海底基底深度，B
i
为受到海浪波动中的第i个不规则波时流体速度计算转换系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步骤中水下滑翔机受到海浪波动为受到共N个不规则波影响，实时计算t时刻水下滑翔机受到海浪波动中的第i个不规则波影响的变动角度公式如下：其中，v
x
(t)为t时刻水下滑翔机于惯性坐标系下的x轴航行速度，v
z
(t)为t时刻水下滑翔机于惯性坐标系下的y轴航行速度。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3步骤构建的实时水下滑翔机所在海洋环境的不规则波的剖面计算模型如下：其中，x(t)为t时刻水下滑翔机于惯性坐标系下的x轴坐标，y(t)为水下滑翔机于惯性坐标系下的y轴坐标；B
i
为受到海浪波动中的第i个不规则波时流体速度计算转换系数，f
i
为受到海浪波动中的第i个不规则波的频率，i＝1，2，...，N；γ
i
为受到海浪波动产生的在区间[
‑
π，π]上均匀分布的随机变量，为受到海浪波动中的第i个不规则波的相移；φ为采集
到的水下滑翔机于惯性坐标系下的横滚角，θ为采集到的水下滑翔机于惯性坐标系下的俯仰角，ψ为采集到的水下滑翔机于惯性坐标系下的偏航角。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S4步骤采用的基于PID模糊控制算法的抗饱和补偿控制模型如下：G
a
(t)＝G
a
(t
‑
1)+K
p
(t)(ΔE
i
(t)
‑
ΔE
i
(t
‑
1)+β
p
θ
p
)+K
j
(t)ΔE
i
(t)+K
d
(t)(ΔE
i
(t)
‑
2ΔE
i
(t
‑
1)+ΔE
i
(t
‑
2)
‑
β
d
θ
d
)其中，ΔE
i
(t)为t时刻水下滑翔机受到海浪波动中的第i个不规则波影响的变动角度；K
p
(t)为t时刻第一模糊控制系数，K
j
(t)为t时刻第二模糊控制系数，K
d
(t)为t时刻第三模糊控制系数；θ
p
为第一抗饱和补偿控制规则参数，θ
d
为第二抗饱和补偿控制规则参数；β
p
为第一抗饱和补偿控制过程参数，β
d
为第二抗饱和补偿控制过程参数。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，t时刻第一模糊控制系数K
p
(t)、t时刻第二模糊控...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卓，鲁敏，肖志伟，陈新，杨波浪，吴佳维，
申请(专利权)人：湖南国天电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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