一种基于中继站的水下作业机器人远程控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于中继站的水下作业机器人远程控制系统及方法。所述系统包括母船、中继站和多个水下机器人。该方法首先基于水下机器人的一般运动学和动力学原理，得到水下机器人控制系统模型。通过引入动态事件触发机制，对数据进行筛选传输，减少水下机器人进行信息传输时的能量消耗，增加作业时间。同时，采用静态输出反馈方式对系统进行控制，并综合考虑随机发生的饱和现象以及网络攻击现象，基于Lyapunov稳定理论分析了闭环控制系统的渐近稳定性，建立了满足给定性能指标的充分条件。最后，基于奇异值分解方法，求解线性矩阵不等式，设计了基于中继站的水下机器人静态输出反馈控制器，实现了水下机器人系统的安全有效控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化，涉及水下通信的分布式系统控制，具体涉及一种基于中继站的水下作业机器人远程控制系统及方法。

技术介绍

1、水下机器人研究可为深海地形与资源勘探、环境监测、海底搜救、国家安全提供重要技术支持。基于中继站的水下机器人是一个分布式控制系统，其中水下机器人主要负责信息采集、测量与传输及作业任务执行，而中继站作为水下机器人的控制中心，负责控制算法的求解。母船在指定海域投入中继站，并通过有线线缆连接。当到达指定区域附近时，由中继站释放出一个或多个水下机器人。水下机器人与中继站进行通信，中继站接收水下机器人采集的信息后进行运算处理，将控制指令返回给水下机器人实现控制目标。基于中继站的控制方式可以同时控制多个水下机器人进行作业，显著提高了工作效率。同时，中继站可作为水下机器人补充能源的站点，因此水下机器人可以设计的更加小巧灵活，以便适应复杂的海底环境，如深海沟壑和未知区域。

2、水下环境主要依赖声波通信，而声波的传播速度远低于电磁波在空气中的传播速度，且受到海洋复杂的物理环境和能耗等因素的影响，相较于传统的陆地上的分布式系统控制方法，水下中本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：建立如下水下作业机器人控制系统模型：

3.如权利要求2所述一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：x1(k)、x2(k)、…、x12(k)分别表示水下机器人在k时刻的纵向位移、横向位移、垂直位移、纵向速度、横向速度、垂直速度、横滚角、纵倾角、艏向角、横滚角速度、纵倾角速度、艏向角速度；u1(k)、u2(k)分别表示k时刻水下机器人螺旋桨的转动角速度与转动速度；y1(k)、y2(k)、y3(k)、...

【技术特征摘要】

1.一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

2.如权利要求1所述一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：建立如下水下作业机器人控制系统模型：

3.如权利要求2所述一种基于中继站的水下作业机器人远程控制方法，其特征在于：x1(k)、x2(k)、…、x12(k)分别表示水下机器人在k时刻的纵向位移、横向位移、垂直位移、纵向速度、横向速度、垂直速度、横滚角、纵倾角、艏向角、横滚角速度、纵倾角速度、艏向角速度；u1(k)、u2(k)分别表示k时刻水下机器人螺旋桨的转动角速度与转动速度；y1(k)、y2(k)、y3(k)、y4(k)、y5(k)、y6(k)分别表示k时刻系统测量输出的纵向速度、横向速度、垂直速度、横滚角速度、纵倾角速度、艏向角速度；ω1(k)、ω2(k)、ω3(k)分别表示在k时刻由洋流、海水密度以及机器人自身重力变化引起的干扰；表示n1×n2维实矩阵；上标t表示矩阵或者向量的转置，表示n维的列向量。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈云，张倩，郑晨晨，吕强，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：