[发明专利]一种基于对转桨加鳍舵的低速AUV航行控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及低速AUV控制方法，特别是一种基于对转桨加鳍舵的低速AUV航行控制方法。

背景技术

在满足一定的机动性要求情况下，通过减少推进器数量的配置，保持AUV外形的光顺从而达到降低其航行阻力的目的。常见的方法之一就是在AUV的艉部配置一个对转螺旋桨（简称对转桨），通过水平舵和垂直舵对AUV水平面和垂直面的机动性进行控制。在一定的舵板面积和操舵角度下，这种方式在航行体航速较高时，其机动控制能力较强，而在航速较低时，其机动控制能力就较差。由于海洋中干扰因素众多，因此低速航行时抗外界干扰能力较弱，AUV常常难以稳定航行。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于对转桨加鳍舵的低速AUV航行控制方法，通过周期性控制调整，保证AUV稳定航行。

为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种基于对转桨加鳍舵的低速AUV航行控制方法，在AUV的艉部安装对转桨、水平舵和垂直舵，对AUV的对转桨转速、水平舵板角度和垂直舵板角度做周期性调整，具体步骤如下：

步骤1：AUV下潜前，保持与海水间的相对速度不变；

步骤2：AUV下潜过程中，通过改变载体的纵倾角和前向速度来控制下潜速度；

步骤3：AUV水下航行过程中，在每个控制周期内，对纵倾角、航向角、纵倾角速度、航向角速度、深度、高度进行测量，采用混合计算方法计算出控制值；

步骤4：根据控制值并通过对舵板水动力特性的分析确定水平舵角和垂直舵角的目标角度，并通过水平舵电机和垂直舵电机，控制水平舵板和垂直舵板转动到目标角度；

步骤5：通过对对转桨的水动力特性、AUV的水动力特性及目标前向速度确定对转桨的目标转速，控制对转桨达到目标转速，结束调整周期。

所述混合计算方法为纵倾角的比例微分算法、深度/高度的比例积分算法和航向的比例微分积分算法的混合计算方法。

所述纵倾角的比例微分算法、深度/高度的比例积分算法公式为：

QK=KP1·fk+Kd1·fk-fk-1T+KP2·gk+Ki2·Σgk]]>

其中：Q_K表示垂直力矩；K_P1、K_d1分别表示纵倾角误差比例系数、纵倾角微分系数；K_P2、K_i2分别表示深度误差的比例系数、深度误差的积分系数；f_k、f_k-1分别表示本周期纵倾角误差、上周期纵倾角误差；g_k表示深度误差；T表示控制周期。

所述航向的比例微分积分算法公式为：