[发明专利]基于滑模控制的水下机器人姿态调节控制系统及处理方法

说明书

技术领域

本发明属于水下机器人姿态控制技术，特别涉及一种基于滑模控制的水下机器人姿态调节控制系统及处理方法。

背景技术

无论是海洋资源开发，还是陆地水资源的利用，水下机器人作为开发水下资源的一种重要工具日益显示着它的重要性。在环境监测、数据采集、资源调查、军事侦察等多个方面发挥着重要的作用，因此，水下机器人的研究和广泛应用对于充分利用自然资源，发展国民经济具有十分重要的现实意义。

水下机器人在执行精细作业时，水下机器人的姿态控制显得尤为重要，如，定航定深前行，以某一角度通过障碍物，动力定位等，因此，安全、可靠、灵活的水下机器人姿态调节控制装置是发挥水下机器人多种作业性能的重要保证。目前，水下机器人多采用集中式的控制方式，所有数据处理和控制算法的实现集中在一块处理芯片上，使得系统的运算速度大大降低，且系统的可靠性、可扩展性较差。

中国专利(申请号为200410021161.5)公开了一种采用分布式节点网络的水下机器人控制装置，采用CAN网络作为分布式控制的核心，由计算机主机节点和CAN网络节点组成，该装置仅使用CAN网络通信，对于水下控制器与上位机间的通信部分并不适用，且该装置未提出相关控制策略。

中国专利(申请号为200310105200.5)公开了一种分布式水下机器人控制系统，采用RS-485网络作为分布式控制的核心，由计算机主机节点和RS-485网络节点组成，该装置仅使用RS-485 网络通信，对于水下控制器与上位机间的通信部分并不适用，通信速度慢、占用系统内存资源多，且该装置未提出相关控制策略。

中国专利(申请号为201510253350.3)公开了一种模块化的 ROV控制系统，采用TCP/IP作为系统内网络通信，实现各个分支单元模块化，该系统全部应用网络通信，硬件成本太高，且编程难度大，并非适用于所有模块。

中国专利(申请号为201310538196.5)公开了一种小型自治水下机器人控制系统，该系统采用多种通信方式完成对水下机器人的控制，但所有模块的数据处理工作均由主控计算机完成，各个模块自主性差，导致整个系统的实时性欠缺，水下机器人的响应速度慢，且整个系统容错性差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于滑模控制的水下机器人姿态调节控制系统及处理方法，以解决现有技术中存在的不足。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种基于滑模控制的水下机器人姿态调节控制系统，其创新点在于：包括上位机、深度数据处理模块、导航数据处理模块、主控制器模块、CAN数据收发模块、以太网通信模块、电源模块以及若干推进器控制模块；所述主控制器模块与深度数据处理模块、导航数据处理模块、CAN数据收发模块连接，还通过以太网通信模块与上位机连接，且深度数据处理模块和导航数据处理模块均通过IIC总线与主控制器模块连接；所述电源模块与深度数据处理模块、导航数据处理模块、主控制器模块、CAN 数据收发模块、以太网通信模块、以及若干推进器控制模块连接，且 CAN数据收发模块还通过CAN总线与各进器控制模块连接；

其中，所述主控制器模块包括IIC数据接收发送模块、终端滑模控制算法模块、CAN数据包处理模块和以太网数据接收发送模块；所述IIC数据接收发送模块与深度数据处理模块、导航数据处理模块和终端滑模控制算法模块连接，终端滑模控制算法模块还与以太网数据接收发送模块和CAN数据包处理模块连接，以太网数据接收发送模块与以太网通信模块连接，CAN数据包处理模块与CAN数据收发模块连接。

进一步地，所述调节控制系统，还包括其他功能扩展模块，所述其他功能扩展模块通过IIC总线与主控制器模块连接。

进一步地，所述其他功能扩展模块包括水下灯控制模块、电源管理模块和漏水检测模块。

进一步地，所述深度数据处理模块包括微处理芯片和串口数据收发芯片。

进一步地，所述导航数据处理模块包括微处理芯片和串口数据收发芯片。

进一步地，所述主控制器模块包括处理芯片。

进一步地，所述CAN数据收发模块包括CAN数据收发器芯片。

进一步地，所述以太网通信模块包括以太网收发芯片。

进一步地，所述电源模块包括稳压电源和隔离电源，在各电源的输入端和输出端分别并联多个不同容值的电容，并在与电源模块连接的各个芯片的电源输入端并联一个0.1uF电容。