【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及仿生潜水器控制，具体涉及一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法。
技术介绍
1、随着水下航行器应用范围的增加，人们对广海域环境观测、长期自持、细维度海底目标精细观测等能力的要求也越来越高。目前传统的螺旋桨推进自主水下航行器，其航速高、机动性高，但其航程稍短，无法满足广域水下环境监测需求。传统滑翔机航时长，适合广域长时粗维度水下监测；但其机动性较弱，无法满足海床监测、鱼群监测、重点区域巡视等细维度监测需求。
2、蝠鲼采用间歇式扑动加滑翔的游动方式，胸鳍驱动方式精细，表现出复杂的三维柔性大变形。在水底栖息、弓形滑翔、水面游弋等模态下机动动作灵活多样。仿蝠鲼潜水器以蝠鲼为仿生对象，融合重浮力飞翼滑翔与仿生扑翼推进技术，具有弓形滑翔、连续扑动、滑扑交替等运动模态，从而兼具长续航与高机动性，而每种运动行为具有自身典型特点，存在与环境对应的最优运动模态。但是目前针对“水面-水中-水底”多变海洋环境，尚未建立仿蝠鲼潜水器多模态行为与多变环境的匹配关系。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、针对水面-水中-水底多变海洋环境，为了能够更好地对仿蝠鲼潜水器进行控制；本专利技术提供一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，实现“水面漂浮-水中滑扑-水底底栖”多模态动作行为。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，根据水面、水中、水底三种不同海洋环境，通过调整胸鳍形态和扑
5、本专利技术进一步的技术方案：所述的水面漂浮具体为：当仿蝠鲼潜水器位于水面时，控制系统通过无线电信号接收岸基任务目标指令，准备下潜同时通过感驱一体扑翼系统感知水面水流、浪涌的强度及方向，控制系统接收水流、浪涌干扰的信息，通过调整胸鳍向上弯曲或向下弯曲角度改变自身柔性胸鳍形态，避免在浪涌对胸鳍造成正面冲击。
6、本专利技术进一步的技术方案：所述的水中弓形滑翔-扑翼机动具体为：
7、仿蝠鲼潜水器的控制系统发送下潜指令到重心系统和浮力系统，浮力系统减小浮力值，重心系统向前调节重心，开启滑翔下潜模式；根据接收到的目标位置，仿蝠鲼潜水器读取控制系统中的姿态传感器获取的航向信息，计算与目标位置的航向偏差值；根据航向偏差值调节胸鳍向上弓形弯曲的形态来调节仿蝠鲼潜水器的航向；
8、当仿蝠鲼潜水器达到目标深度时，控制系统发送扑动指令给感驱一体扑翼系统，胸鳍开始扑动，通过改变胸鳍扑动的幅值、相位差、频率，改变仿蝠鲼潜水器的航向及游动速度，使航行器靠近目标位置；同时调整仿蝠鲼潜水器扑动姿态，发送调节重浮心位置给重心系统和浮力系统，浮力系统增大浮力值，重心系统向后调节重心至仿蝠鲼潜水器呈零浮力、重心为仿蝠鲼潜水器中心位置。
9、本专利技术进一步的技术方案：所述调节仿蝠鲼潜水器的航向具体为：当目标航向在仿蝠鲼潜水器左边时，调节仿蝠鲼潜水器胸鳍左侧弯曲角度小于右侧弯曲角度，仿蝠鲼潜水器向左偏航；当目标航向在仿蝠鲼潜水器右边时，调节仿蝠鲼潜水器胸鳍左侧弯曲角度大于右侧弯曲角度，仿蝠鲼潜水器向右偏航。
10、本专利技术进一步的技术方案：所述的水底底栖驻留具体为：仿蝠鲼潜水器完成对目标信息勘测后，减小仿蝠鲼潜水器扑动幅值、增大仿蝠鲼潜水器扑动偏置，使仿蝠鲼潜水器的胸鳍呈在躯干上方扑动状态，减小浮力系统的浮力值，使仿蝠鲼潜水器平稳落到海底，落底后胸鳍停止扑动，偏置归零，开启底栖驻留态。
11、本专利技术进一步的技术方案：通过设置胸鳍上的中央模式发生器cpg参数来调整胸鳍形态和扑动参数；所述中央模式发生器cpg具体为：
12、
13、其中，三个方程分别为振幅方程、相位方程、输出方程；第一个方程中ri表示幅值，ci表示控制振幅收敛速度的正常数，ai表示期望振幅；第二个方程中φi表示第i个单元的相位，vi表示固有频率，ωij表示第j个单元对第i个单元的耦合权重，表示期望相位差；第三个方程中θi表示输出值，ai为期望偏置。
14、本专利技术的有益效果在于：
15、本专利技术提供的一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，相对于现有技术其优点如下：
16、1、仿蝠鲼潜水器在水面感知浪涌强度及方向调整胸鳍状态，可有效避免海面浪涌对潜水器胸鳍机构及主体造成损坏。
17、2、仿蝠鲼潜水器在下潜过程中，利用重浮力下潜，可大大降低航行功耗，增加潜水器航程。同时通过融入重浮力推进装置，采用仿生弓形滑翔新型滑翔模式，获取常规飞翼滑翔机不具备的更高滑翔比与超高滑翔转弯机动性。
18、3、仿蝠鲼潜水器在到达探测目标后，采用胸鳍扑动的机动方式运动，大大增加了仿蝠鲼潜水器的机动能力，便于对目标的高机动探测。
19、4、仿蝠鲼潜水器具有弓形滑翔-扑翼机动-底栖驻留-水面漂浮多模态运动行为，每种运动行为具有自身典型特点，存在与环境对应的最优行为。针对环境与应用需求规划动作方法，实现仿蝠鲼潜水器多模态行为与环境的适配。建立蝠鲼潜水器多模态行为与环境适配控制方法是仿蝠鲼潜水器稳定运动的基础，对于仿蝠鲼潜水器自适应控制研究具有重要意义。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，根据水面、水中、水底三种不同海洋环境，通过调整胸鳍形态和扑动参数，实现仿蝠鲼潜水器水面漂浮、水中弓形滑翔-扑翼机动、水底底栖驻留多模态运动行为。
2.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述的水面漂浮具体为：当仿蝠鲼潜水器位于水面时，控制系统通过无线电信号接收岸基任务目标指令，准备下潜同时通过感驱一体扑翼系统感知水面水流、浪涌的强度及方向，控制系统接收水流、浪涌干扰的信息，通过调整胸鳍向上弯曲或向下弯曲角度改变自身柔性胸鳍形态，避免在浪涌对胸鳍造成正面冲击。
3.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述的水中弓形滑翔-扑翼机动具体为：
4.根据权利要求3所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述调节仿蝠鲼潜水器的航向具体为：当目标航向在仿蝠鲼潜水器左边时，调节仿蝠鲼潜水器胸鳍左侧弯曲角度小于右侧弯曲角度，仿蝠鲼潜水器向左偏航；当目标航向在仿蝠鲼潜水器右边时，调节仿蝠鲼潜水器胸鳍左侧弯曲角度大于右侧弯曲角度，仿蝠鲼潜水器向右偏航。
5.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述的水底底栖驻留具体为：仿蝠鲼潜水器完成对目标信息勘测后，减小仿蝠鲼潜水器扑动幅值、增大仿蝠鲼潜水器扑动偏置，使仿蝠鲼潜水器的胸鳍呈在躯干上方扑动状态，减小浮力系统的浮力值，使仿蝠鲼潜水器平稳落到海底，落底后胸鳍停止扑动，偏置归零，开启底栖驻留态。
6.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，通过设置胸鳍上的中央模式发生器CPG参数来调整胸鳍形态和扑动参数；所述中央模式发生器CPG具体为：
...【技术特征摘要】
1.一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，根据水面、水中、水底三种不同海洋环境，通过调整胸鳍形态和扑动参数，实现仿蝠鲼潜水器水面漂浮、水中弓形滑翔-扑翼机动、水底底栖驻留多模态运动行为。
2.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述的水面漂浮具体为：当仿蝠鲼潜水器位于水面时，控制系统通过无线电信号接收岸基任务目标指令，准备下潜同时通过感驱一体扑翼系统感知水面水流、浪涌的强度及方向，控制系统接收水流、浪涌干扰的信息，通过调整胸鳍向上弯曲或向下弯曲角度改变自身柔性胸鳍形态，避免在浪涌对胸鳍造成正面冲击。
3.根据权利要求1所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所述的水中弓形滑翔-扑翼机动具体为：
4.根据权利要求3所述一种仿蝠鲼潜水器环境适配控制方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹勇，马淑敏，曹永辉，谢钰，郝艺伟，张代利，罗扬，潘光，
申请(专利权)人：西北工业大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。