【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及船舶推进器控制，尤其是一种智能化全向推进器控制方法及系统。
技术介绍
1、在船舶、无人机等自主导航设备中，实现精确的位置和姿态控制对于设备的稳定运行和任务的顺利完成至关重要，传统的位置和姿态控制方法然而，传统的方法存在一些问题，例如静态误差难以消除、鲁棒性较低等。
2、另外，在全向推进器控制中，由于全向推进器具有多个独立驱动单元，需要精确的控制每个驱动单元的推力分配，才能实现精确的位置和姿态控制，然而，由于全向推进器的非线性特性和复杂的动力学模型，传统的推力分配方法往往无法满足精确控制的要求，对快速变化的工作场景适应性差；
3、因此，亟需一种能够解决上述问题的智能化全向推进器控制方法及系统，以实现精确的位置和姿态控制，提高控制系统的稳定性和鲁棒性。
4、本专利技术针对提出上述缺点提出解决方案为：
5、根据推进器的动力学模型建立状态空间方程，提供推进器系统的动态特性和非线性特性信息；
6、确定推进器位置和姿态的优化目标，如最小化位置偏差或姿态角度误差，并获取当前位置和姿态信息作为参考；
7、基于pid控制器的反馈控制算法计算推进器的推力分配指令，根据当前位置和姿态与目标位置和姿态之间的误差信号，利用比例项、积分项和微分项调整输出信号，从而控制推进器的运动；
8、不断接收系统的反馈信息，包括实际位置和姿态数据，将实际反馈数据和误差信息提供给pid控制器，用于实时调整pid参数；
9、更新积分项的累积值，并保存当前误差作为下一
10、协调整个控制过程的运行，确保各个模块按照逻辑顺序工作，管理控制周期，使得系统能够持续地进行位置和姿态控制，并监督数据流动和交互。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述存在的技术问题，提供一种智能化全向推进器控制方法及系统。
2、本专利技术的技术方案是是这样实现的：所述一种智能化全向推进器控制系统，包括系统建模模块、目标定义模块、控制执行模块、反馈模块、周期控制模块；
3、所述系统建模模块与目标定义模块、控制执行模块连接：用于根据推进器的动力学模型，建立状态空间方程，系统建模模块为控制执行模块提供推进器系统的动态特性和非线性特性信息；
4、所述目标定义模块与系统建模模块、控制执行模块连接：用于在系统建模完成后，确定推进器的位置和姿态的优化目标，如最小化位置偏差或姿态角度误差，目标定义模块获取当前位置和姿态信息，并将优化目标传递给控制执行模块；
5、所述控制执行模块与系统建模模块、目标定义模块连接：用于基于pid控制器的反馈控制算法，控制执行模块计算推进器所需的推力分配指令，控制执行模块根据当前位置和姿态与目标位置和姿态之间的误差信号，利用pid控制算法调整输出信号，从而控制推进器的运动；
6、所述反馈模块与控制执行模块连接：用于不断接收系统的反馈信息，包括实际位置和姿态数据，反馈模块与控制执行模块交互，将实际反馈数据和误差信息提供给pid控制器，用于实时调整pid参数；
7、所述更新模块与反馈模块、控制执行模块连接：用于更新模块负责更新积分项的累积值，并保存当前误差作为下一时刻的上一时刻误差，更新模块与反馈模块和控制执行模块进行交互，根据实际情况对pid控制器的积分项和误差信息进行更新；
8、所述周期控制模块与系统建模模块、目标定义模块、控制执行模块、反馈模块、更新模块连接：用于协调整个控制过程的运行，并确保各个模块按照逻辑顺序工作，该模块管理控制周期，使得系统能够持续地进行位置和姿态控制，并监督系统中的数据流动和交互；
9、综上所述，系统建模模块提供系统特性，目标定义模块确定优化目标，控制执行模块基于pid控制器计算推力分配指令，反馈模块实时调整pid参数，更新模块维护积分项和误差信息，周期控制模块协调控制过程的运行，模块之间逻辑递进关系，以实现智能化全向推进器的位置和姿态控制。
10、所述一种智能化全向推进器控制方法，包括：
11、s1、在系统建模模块中根据推进器的动力学模型，建立状态空间方程，将状态空间方程表示为一组微分方程或差分方程；
12、s2、在目标定义模块中定义推进器的位置和姿态的优化目标，如，最小化位置偏差或姿态角度误差，获取当前位置和姿态信息作为优化目标的参考；
13、s3、在控制执行模块中基于pid控制器的反馈控制算法，计算推进器的推力分配指令，使用pid控制器的比例项、积分项和微分项，根据误差信号来调整输出信号；
14、计算总输出：total_output＝p_output+i_output+d_output
15、比例项输出：p_output＝kp*error
16、积分项输出：i_output＝ki*integral(error)*dt
17、微分项输出：d_output＝kd*derivative(error)/dt；
18、其中，p_output：比例项输出，表示pid控制器中比例项调整后的输出信号；
19、i_output：积分项输出，表示pid控制器中积分项调整后的输出信号；
20、d_output：微分项输出，表示pid控制器中微分项调整后的输出信号；
21、total_output：总输出，表示pid控制器中经过比例、积分和微分项计算后得到的最终推力分配指令；
22、其中，pid控制器的比例项、积分项和微分项的权重由下列参数控制：
23、kp：比例增益参数，用于调整比例项的影响程度；
24、ki：积分增益参数，用于调整积分项的影响程度；
25、kd：微分增益参数，用于调整微分项的影响程度；
26、此外，其他字符含义：
27、error：误差信号，代表期望值与反馈值之间的差异；
28、integral(error)：误差信号的积分，表示误差信号随时间的累积值；
29、derivative(error)：误差信号的导数，表示误差信号随时间的变化率；
30、dt：时间步长，表示每次控制循环的时间间隔；
31、s4、在反馈模块中接收系统的反馈信息，包括实际位置和姿态数据，计算当前误差信号：error＝target-feedback；
32、其中，error：当前误差信号，代表期望值(target)与反馈值(feedback)之间的差异，它表示推进器的位置和姿态相对于期望值的偏差；
33、target：目标值，即期望的推进器位置和姿态，它是根据目标定义模块中定义的优化目标来确定的；
34、feedback：反馈值，指实际测量到的推进器的位置和姿态数据，这些数据由本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能化全向推进器控制系统，其特征在于：包括系统建模模块、目标定义模块、控制执行模块、反馈模块、更新模块、周期控制模块；
2.一种智能化全向推进器控制方法，其特征在：
3.根据权利要求2所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述一种智能化全向推进器控制方法中，各个步骤相互支持如下：
4.根据权利要求3所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述一种智能化全向推进器控制方法中，每个步骤之间通过数据传递和模块连接相互联系：
5.根据权利要求4所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述一种智能化全向推进器控制方法中，每个步骤之间通过数据传递和模块连接相互联系，计算过程对于具体调整计算结果方式为：
6.根据权利要求5所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述消除静态误差在积分项累积，具体过程为：
7.根据权利要求2所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述S5步骤中保存当前误差作为下一时刻的上一时刻误差用于：
【技术特征摘要】
1.一种智能化全向推进器控制系统，其特征在于：包括系统建模模块、目标定义模块、控制执行模块、反馈模块、更新模块、周期控制模块；
2.一种智能化全向推进器控制方法，其特征在：
3.根据权利要求2所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述一种智能化全向推进器控制方法中，各个步骤相互支持如下：
4.根据权利要求3所述的一种智能化全向推进器控制方法，其特征在于：所述一种智能化全向推进器控制方法中，每个步骤之间通过数据传递和模块连...
【专利技术属性】
技术研发人员：董良雄，李聚保，滕宪斌，毕齐林，李诏贤，李行行，
申请(专利权)人：广州航海学院，
类型：发明
国别省市：
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