基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法和系统，其中抗水流扰动方法包括：S1、建立水流干扰高斯过程概率模型；S2、采集当前时刻k前N<subgt;D</subgt;个时刻水下机器人的状态信息和误差信息构建训练集；对S1建立的水流干扰高斯过程概率模型进行训练，获取训练集误差信息关于状态信息的均值μ<supgt;D</supgt;(x(k))；S3、获取水下机器人当前时刻的实际状态x<supgt;*</supgt;(k)，根据高斯过程回归得到水流干扰估计值的均值μ(x<supgt;*</supgt;(k))；S4、根据水流干扰估计值的均值计算当前时刻k水下机器人的最优控制输入u<supgt;*</supgt;(k)；根据u<supgt;*</supgt;(k)计算当前时刻k水下机器人的推力和转矩输入构成的向量τ。该方法根据水流扰动对控制输入进行补偿，从而减少水下机器人姿态和移动速度的误差，提高缆线铺设质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人控制，具体地是一种水下机器人在海底电缆铺设时跟踪铺设路径的水流扰动控制方法。

技术介绍

1、随着科学进步，水下机器人的发展为高度危险、人员无法长时间执行等领域的自动化维修技术的进步奠定了基础。海底电缆也常称为海缆，包括铺设在海底用加强保护套包裹的电缆，光缆和光电复合缆，在电能传输，跨海通信和海洋工程等领域具有其他手段无法替代的优势。但是海底环境中可能存在恒流和湍流等不确定干扰，这些干扰容易造成水下机器人的铺缆姿态不稳定、无法达到理想的移动速度等问题，这些均会降低海缆的铺设质量甚至对造成海缆损坏。目前主流抗干扰控制算法有如下几种：

2、(1)自适应控制

3、自适应控制方法会根据实际系统的状态误差反馈，实时调整水下机器人的控制器的参数，使水下机器人的控制器在当前环境下达到最优的控制效果。这种方法对环境的变化具有较强的适应能力。但是这种方法对环境中的不确定扰动容错率较低，当环境中存在不确定扰动时，这种方法易受扰动影响导致优化方向错误，使水下机器人与预设路径之间的误差越来越大。

4、(2)自抗扰控制

<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，k时刻海缆铺设水下机器人在水流干扰下状态变量x(k)为k时刻水下机器人位姿η(k)和移动速度v(k)组成的n维向量，x(k)＝[η(k) v(k)]T；

3.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，所述步骤S3中水流干扰估计值的均值μ(x*(k))的计算步骤为：

4.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，所述步...

【技术特征摘要】

1.一种基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，k时刻海缆铺设水下机器人在水流干扰下状态变量x(k)为k时刻水下机器人位姿η(k)和移动速度v(k)组成的n维向量，x(k)＝[η(k) v(k)]t；

3.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，所述步骤s3中水流干扰估计值的均值μ(x*(k))的计算步骤为：

4.根据权利要求1所述的基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动方法，其特征在于，所述步骤s4中当前时刻k水下机器人的最优控制输入u*(k)为：

5.一种基于高斯过程的海缆铺设水下机器人抗水流扰动系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟然，苏哲昊，朱志宇，曾庆军，戴晓强，黄晓沁，王旭，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：