水下航行器巡检控制方法技术

本发明专利技术属于水下航行器智能控制技术领域，提供一种水下航行器巡检控制方法

【技术实现步骤摘要】
水下航行器巡检控制方法、装置、水下航行器和存储介质


[0001]本专利技术涉及水下航行器智能控制
，尤其涉及一种水下航行器巡检控制方法
、
装置
、
水下航行器和存储介质
。

技术介绍

[0002]目前海洋牧场进行水下巡检常用的方式有两种，一种是依靠潜水员下水检查，此方式效率较低且成本高，同时潜水员水下作业需考虑人身安全问题；另一种是采用有缆机器人进行水下巡检，由于缆绳影响，机器人水下姿态不稳定且活动范围十分有限，机器人巡检范围难以覆盖整个海洋牧场
。
[0003]海洋牧场是指在海洋中养殖海产品
(
如海藻
、
鱼类等
)
的区域，通常具有一定面积和水深，而水下航行器的巡检任务需要在这个区域中完成，包括对水质
、
鱼群生长情况和网箱破损状态的监测等
。
由于海洋牧场独特的水下环境和特殊的巡检需求，水下航行器的控制问题可能存在着独特的挑战，而当前针对海洋牧场水下航行器巡检控制的研究仍相对较少
。
[0004]在轨迹设定方面，水下航行器在巡检过程中有可能与网箱发生碰撞，难以保证机器人水下作业的安全性
。
在轨迹跟踪控制方面，由于水下航行器在运作过程容易受到洋流和波浪等环境的干扰，导致了轨迹跟踪控制问题的困难
。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种水下航行器巡检控制方法
、
装置
、
水下航行器和存储介质，用以解决现有技术中水下航行器在巡检过程中有可能与网箱发生碰撞且容易受到洋流和波浪等环境的干扰，轨迹跟踪控制困难的缺陷
。
[0006]本专利技术提供一种水下航行器巡检控制方法，包括：
[0007]获取水下航行器的当前位置姿态信息和当前速度信息；
[0008]根据预先确定的巡检路径和所述当前位置姿态信息，确定所述水下航行器的误差模型；
[0009]根据所述误差模型，确定所述水下航行器的理论控制参数；
[0010]基于所述理论控制参数
、
所述水下航行器的运动学模型和动力学模型，确定所述水下航行器的目标控制参数；
[0011]其中，所述巡检路径基于待巡检的待巡查对象外部预设范围内的监测点确定，所述运动学模型的参数基于所述当前速度信息确定，所述动力学模型与所述水下航行器的环境干扰因素相关
。
[0012]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，所述巡检路径的确定步骤，包括：
[0013]获取所述待巡查对象的位置信息，在所述待巡查对象预设范围内设置至少一监测点；
[0014]根据每一所述待巡查对象的位置信息，确定对应的所述监测点的位置信息；
[0015]根据所有所述监测点的位置信息，确定遍历所有所述监测点的巡检路径
。
[0016]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，所述根据所有所述监测点的位置信息，确定遍历所有所述监测点的巡检路径，包括：
[0017]根据所有所述监测点的位置信息，基于融合差分进化的粒子群优化算法确定遍历所有所述监测点的巡检路径
。
[0018]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，所述根据所述误差模型，确定所述水下航行器的理论控制参数，包括：
[0019]根据所述误差模型，基于
PID
控制算法确定所述水下航行器的控制器模型；
[0020]根据所述控制器模型，确定所述水下航行器的理论控制参数
。
[0021]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，还包括：
[0022]根据所述水下航行器的状态空间模型，确定所述水下航行器的状态矩阵和输入矩阵；
[0023]根据所述状态矩阵和所述输入矩阵构建黎卡提方程并求解，确定所述水下航行器的状态反馈矩阵；
[0024]根据所述状态反馈矩阵调整所述控制器模型的控制器参数，得到调整后的所述控制器模型
。
[0025]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，所述基于所述理论控制参数
、
所述水下航行器的运动学模型和动力学模型，确定所述水下航行器的目标控制参数，包括：
[0026]将所述理论控制参数和所述环境干扰因素代入所述动力学模型，确定所述水下航行器的目标速度信息；
[0027]将所述目标速度信息代入所述运动学模型，确定所述水下航行器的目标控制参数
。
[0028]根据本专利技术提供的一种水下航行器巡检控制方法，所述根据预先确定的巡检路径和所述当前位置姿态信息，确定所述水下航行器的误差模型，包括：
[0029]根据预先确定的巡检路径和所述当前位置姿态信息的差值，确定所述水下航行器的误差模型
。
[0030]本专利技术还提供了一种水下航行器巡检控制装置，所述装置包括：
[0031]获取模块，用于获取水下航行器的当前位置姿态信息和当前速度信息；
[0032]误差模型确定模块，用于根据预先确定的巡检路径和所述当前位置姿态信息，确定所述水下航行器的误差模型；
[0033]理论参数确定模块，用于根据所述误差模型，确定所述水下航行器的理论控制参数；
[0034]目标参数确定模块，用于基于所述水下航行器的运动学模型和动力学模型对所述理论控制参数进行调整，确定所述水下航行器的目标控制参数；
[0035]其中，所述巡检路径基于待巡检的待巡查对象外部预设范围内的监测点确定，所述运动学模型的参数基于所述当前速度信息确定，所述动力学模型与所述水下航行器的环境干扰因素相关
。
[0036]本专利技术还提供一种水下航行器，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处
理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述水下航行器巡检控制方法
。
[0037]本专利技术还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述水下航行器巡检控制方法
。
[0038]本专利技术提供的水下航行器巡检控制方法
、
装置
、
水下航行器和存储介质，通过待巡检的待巡查对象外部预设范围内的监测点确定巡检路径，使得水下航行器的巡检路径与待巡查对象之间具有一定距离，防止水下航行器在巡检过程中与待巡查对象发生碰撞，确保机器人水下作业的安全性；在确定所述水下航行器的目标控制参数的过程中考虑了水下航行器的环境干扰因素，实现在水下洋流环境干扰下更为精确
、
稳定的轨迹跟踪
。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水下航行器巡检控制方法，其特征在于，所述方法包括：获取水下航行器的当前位置姿态信息和当前速度信息；根据预先确定的巡检路径和所述当前位置姿态信息，确定所述水下航行器的误差模型；根据所述误差模型，确定所述水下航行器的理论控制参数；基于所述理论控制参数
、
所述水下航行器的运动学模型和动力学模型，确定所述水下航行器的目标控制参数；其中，所述巡检路径基于待巡检的待巡查对象外部预设范围内的监测点确定，所述运动学模型的参数基于所述当前速度信息确定，所述动力学模型与所述水下航行器的环境干扰因素相关
。2.
根据权利要求1所述的水下航行器巡检控制方法，其特征在于，所述巡检路径的确定步骤，包括：获取所述待巡查对象的位置信息，在所述待巡查对象预设范围内设置至少一监测点；根据每一所述待巡查对象的位置信息，确定对应的所述监测点的位置信息；根据所有所述监测点的位置信息，确定遍历所有所述监测点的巡检路径
。3.
根据权利要求2所述的水下航行器巡检控制方法，其特征在于，所述根据所有所述监测点的位置信息，确定遍历所有所述监测点的巡检路径，包括：根据所有所述监测点的位置信息，基于融合差分进化的粒子群优化算法确定遍历所有所述监测点的巡检路径
。4.
根据权利要求1所述的水下航行器巡检控制方法，其特征在于，所述根据所述误差模型，确定所述水下航行器的理论控制参数，包括：根据所述误差模型，基于
PID
控制算法确定所述水下航行器的控制器模型；根据所述控制器模型，确定所述水下航行器的理论控制参数
。5.
根据权利要求4所述的水下航行器巡检控制方法，其特征在于，所述根据所述误差模型，基于
PID
控制算法确定所述水下航行器的控制器模型具体包括：根据所述水下航行器的状态空间模型，确定所述水下航行器的状态矩阵和输入矩阵；根据所述状态矩阵和所述输入矩阵构建黎卡提方程并求解，确定所述水下航行器的状态反馈矩阵；根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亦珺，何皓谨，崔建阔，张逸强，谢安璐，蔡硕，彭郑，杨健，
申请(专利权)人：深圳市智慧海洋科技有限公司，
类型：发明
国别省市：