一种UUV轨迹跟踪控制系统技术方案

本发明专利技术公开了UUV轨迹跟踪控制系统，包括：轨迹跟踪控制器，其接收传感器模块反馈的状态量和预定轨迹输入模块提供的状态量的设定值，轨迹跟踪控制器与所述推力分配模块连接；执行信号检测模块，其用于检测轨迹跟踪控制器输出至推力分配模块的执行信号；响应信号检测模块，其用于检测推进器做出响应的响应信号；时间间隔测量模块，其用于检测响应信号和执行信号之间的时间差；时滞补偿器，其接收时间差并将具有时滞项的状态量传递至轨迹跟踪控制器；其中，基于能量方法设计非线性且具有时滞特性的轨迹跟踪控制器。本发明专利技术能够提高UUV控制精度，实现精确轨迹跟踪。实现精确轨迹跟踪。实现精确轨迹跟踪。

【技术实现步骤摘要】
一种UUV轨迹跟踪控制系统


[0001]本专利技术涉及船舶控制
，尤其涉及一种UUV轨迹跟踪控制系统。

技术介绍

[0002]无人水下航行器(Unmanned Underwater Vehicle ,UUV)是探索典型的电能和机械能变换的系统，可以将其看成由机械端口和电气端口结合组成的二端口能量变换的装置：机械能由机械端口输出，电能由电气端口输入。为提高UUV的电能利用效率，提高控制精度，有效利用各种传感器的测量信息，从能量角度研究UUV的运动控制，有着重要的理论意义和工程实际价值。
[0003]与此同时，UUV在科学研究、商业开发和军事方面都有着广泛用途，如海底沉船搜索、救援，水下未知地形探索、资源勘探，海底石油管道检查，水下焊接，水文测绘等方面的应用。在UUV完成各种水下作业任务的时候，能对任意设定轨迹的进行精确跟踪是UUV必不可少的能力之一，尤其是在执行水下区域搜索和海底地形测绘任务的时候，轨迹跟踪的精确性将会影响到搜索覆盖的区域和测绘数据的准确性。
[0004]通常情况下，UUV在航行过程中会受到海洋环境的干扰，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种UUV轨迹跟踪控制系统，包括UUV、传感器模块、推力分配模块和推进器，其特征在于，还包括：轨迹跟踪控制器，其接收所述传感器模块反馈的状态量和预定轨迹输入模块提供的状态量的设定值，且所述轨迹跟踪控制器与所述推力分配模块连接；执行信号检测模块，其用于检测所述轨迹跟踪控制器输出至所述推力分配模块的执行信号；响应信号检测模块，其用于检测所述推进器做出响应的响应信号；时间间隔测量模块，其分别与所述执行信号检测模块和响应信号检测模块连接，用于检测所述响应信号和执行信号之间的时间差；时滞补偿器，其接收所述时间差并将具有时滞项的状态量传递至所述轨迹跟踪控制器；其中，基于能量方法设计非线性且具有时滞特性的轨迹跟踪控制器。2.根据权利要求1所述的UUV轨迹跟踪控制系统，其特征在于，所述传感器模块包括：水声定位系统，其用于采集UUV的位置信息；测速仪，其用于采集UUV的速度信息；磁罗盘，其用于采集UUV的艏摇角度信息。3.根据权利要求1所述的UUV轨迹跟踪控制系统，其特征在于，所述轨迹跟踪控制器的具体设计过程如下：S1：获取UUV状态量的信息；S2：建立UUV的非线性运动学模型和动力学方程模型：
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（1）其中，式(1)中η是UUV在北东坐标系下的位置向量，分别表示为纵荡位移、横荡位移、艏摇角度，是随船坐标系下的速度向量，分别表示纵荡速度、横荡速度和艏摇角速度，表示为控制量。4.是船体惯性矩阵，是线性水阻尼矩阵，并且为海洋环境干扰，海洋环境变化缓慢，视为定常干扰，是坐标转换矩阵，满足：
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（2）根据公式（1）和（2），获取UUV非线性运动学模型：
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（3）获取UUV动力学模型：
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(4)其中，M=diag (m
11
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)，D=diag(d
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【专利技术属性】
技术研发人员：宋汉清，崔建阔，李维珏，
申请(专利权)人：浙江东溟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：