[发明专利]自主水下机器人的海洋环境自识别的航迹精确跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，尤其涉及一种自主水下机器人(简称 AUV)的海洋环境自识别的航迹精确跟踪方法。

背景技术

在海洋应用中，水下机器人发挥越来越重要的作用。水下机器人分成两类： 一种是遥控式有缆水下机器人(简称ROV)，一种是自主水下机器人(简称 AUV)。ROV需要水面母船支持，同时受到电缆长度的限制，其作业距离有限， 一般只有几百米；而AUV自身携带能源，可以远离母船，活动距离达到几十公 里甚至上百公里。所以AUV的研究越来越受到各国的重视，AUV的发展代表 了未来水下机器人的发展方向。

AUV的控制方法比ROV的控制方法复杂，只有设计出好的控制方法才能 发挥出AUV强大的作业能力。AUV执行远距离地形勘查、管线跟踪都依赖于 AUV的精确航迹跟踪控制，即AUV精确航迹跟踪控制技术的发展影响AUV的 远程和深海作业能力。传统AUV精确航迹跟踪控制方法主要采用经典线性控制 理论进行控制，这种方法最大的好处是算法简单，但是经典精确航迹跟踪控制 方法依赖于AUV参数的稳定。而AUV的参数是强非线性耦合和时变的，理论 计算和试航时的参数辨识是特定时间和外界环境条件下的参数。

AUV作业的海洋环境复杂，海浪和海流等干扰因素随着工作海域和深度的 不同而发生变化，这些不确定干扰因素是空间和时间的复杂函数，无法被预知 和准确建模。环境的改变使AUV参数发生改变，经典的控制方法无法适应外界 环境的变化，导致AUV的精确航迹跟踪效果降低。

发明内容

针对传统精确航迹跟踪控制方法在对于系数敏感性较强和抗干扰性较弱的 问题，本发明要解决的技术问题是提供一种自主水下机器人的海洋环境自识别 的航迹精确跟踪方法，将传统精确跟踪控制方法和在线参数辨识相结合的控制 方法，降低了控制系统对参数敏感性和提高系统的控制抗干扰性。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种自主水下机器人的海洋 环境自识别的航迹精确跟踪方法，包括以下步骤：

海洋环境参数识别：计算海流速度值在水下机器人垂直方向的投影；

航迹跟踪：通过计算水下机器人与规划航迹的横向距离ε(t)、水下机器人航向角与规划航迹角的偏差量结合水下机器人的对底前向速度u和水下机器人的转艏角速度r计算水下机器人的水平面转艏力矩τ_n。

所述计算海流速度值在水下机器人垂直方向的投影，具体为：

计算侧向来流偏角