仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法、装置及设备，其中方法包括：获取仿生机器海豚的当前位置、当前偏航姿态和目标轨迹；基于当前位置、当前偏航姿态和目标轨迹，确定目标前向线速度和目标偏航角速度；基于仿生机器海豚中跟踪控制器的速度控制律和偏航控制律，以及目标前向线速度和目标偏航角速度，得到跟踪控制器输出的前向推力和偏航力矩；基于仿生机器海豚的转向模态、前向推力和偏航力矩，确定跟踪控制器的控制执行参数，基于控制执行参数，进行仿生机器海豚的轨迹跟踪控制。本发明专利技术提供的方法、装置、电子设备及存储介质，此过程充分考虑避障距离和航向角信息，提高了避障路径的平滑性和安全性，无需通过仿真开展方法验证。真开展方法验证。真开展方法验证。

【技术实现步骤摘要】
仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法、装置及设备


[0001]本专利技术涉及水下机器人控制
，尤其涉及一种仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法、装置及设备。

技术介绍

[0002]轨迹跟踪控制问题一直以来都是水下机器人的研究热点，其目标是使机器人能够从任一点出发，设计跟踪控制器，在时间约束下逐渐收敛于目标轨迹。轨迹跟踪技术是水下作业的重要组成部分，对于海洋作业的顺利完成有着重要的意义。
[0003]然而，现有技术中的轨迹跟踪控制大多仅通过仿真开展方法验证，对于轨迹跟踪过程中的避障因素欠缺考虑。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法、装置及设备，用以解决现有技术中轨迹跟踪控制大多仅通过仿真开展了方法验证，对于轨迹跟踪过程中的避障因素欠缺考虑的缺陷。
[0005]本专利技术提供一种仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，包括：
[0006]获取仿生机器海豚的当前位置、当前偏航姿态和目标轨迹；
[0007]基于所述当前位置、所述当前偏航姿态和所述目标轨迹，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，其特征在于，包括：获取仿生机器海豚的当前位置、当前偏航姿态和目标轨迹；基于所述当前位置、所述当前偏航姿态和所述目标轨迹，确定目标前向线速度和目标偏航角速度；基于所述仿生机器海豚中跟踪控制器的速度控制律和偏航控制律，以及所述目标前向线速度和所述目标偏航角速度，得到所述跟踪控制器输出的前向推力和偏航力矩；基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述跟踪控制器输出的前向推力和所述偏航力矩，确定所述跟踪控制器的控制执行参数，并基于所述控制执行参数，进行仿生机器海豚的轨迹跟踪控制。2.根据权利要求1所述的仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述跟踪控制器输出的前向推力和所述偏航力矩，确定所述跟踪控制器的控制执行参数，包括：基于所述跟踪控制器的前向推力确定前向推力变化率，以及基于所述偏航力矩确定偏航力矩变化率；基于所述偏航力矩，确定所述仿生机器海豚的转向模态；基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述跟踪控制器输出的前向推力、所述偏航力矩、所述前向推力变化率和所述偏航力矩变化率，确定所述跟踪控制器的控制执行参数。3.根据权利要求2所述的仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述跟踪控制器输出的前向推力、所述偏航力矩、所述前向推力变化率和所述偏航力矩变化率，确定所述跟踪控制器的控制执行参数，包括：基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述跟踪控制器输出的前向推力和所述前向推力变化率，确定所述控制执行参数中的尾鳍摆动频率；基于所述仿生机器海豚的转向模态、所述偏航力矩和所述偏航力矩变化率，确定所述控制执行参数中的胸鳍拍动频率。4.根据权利要求2所述的仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述偏航力矩，确定所述仿生机器海豚的转向模态，包括：基于如下公式，确定所述仿生机器海豚的转向模态M：其中，M1表示第一转向模态，M2表示第二转向模态，M3表示第三转向模态，所述第一转向模态、所述第二转向模态和所述第三转向模态的胸鳍拍动状态不同，g1和g2表示调节权重参数，|τ
r
|表示偏航力矩的绝对值，τ
rmax
表示偏航力矩的最大值。5.根据权利要求1至4中任一项所述的仿生机器海豚的多模态轨迹跟踪控制方法，其特征在于，所述基于所述当前位置、所述当前偏航姿态和所述目标轨迹，确定目标前向线速度和目标偏航角速度，包括：基于所述当前位置、所述当前偏航姿态和所述目标轨迹，确定跟踪误差；基于所述跟踪误差，确定所述目标前向线速度和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，吴正兴，李思捷，周超，喻俊志，谭民，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：