[发明专利]一种水下机器人在近水面受海浪干扰时使用水平舵进行主动减摇的模糊PID控制方法

权利要求书

1.一种水下机器人在近水面受海浪干扰时使用水平舵进行主动减摇的模糊PID控制方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：建立随机海浪模型；

步骤二：根据建立的海浪模型得到水下机器人的水动力系数；根据简化后的水下机器人的六自由度方程建立水下机器人的横摇运动模型，并得到水下机器人的横摇运动相应的横摇角；

步骤三：利用得到的水下机器人的横摇角度，并根据水下机器人在近水面的不同深度的横摇特点，建立相应的模糊规则，优化PID控制器的三个参数，得到水平舵的控制输出横摇角度改变量；

步骤四：建立水下机器人的水平舵的升力模型，利用横摇角改变量得到水平舵为水下机器人提供的升力，反馈作用在水平舵的随动系统上；

步骤五：在MATLAB的SIMULINK中搭建仿真模型，对水下机器人在近水面不同深度下进行仿真，验证减摇效果。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人在近水面受海浪干扰时使用水平舵进行主动减摇的模糊PID控制方法，其特征在于：步骤一中的随机海浪模型具体是：

基于ITTC提供的双参数海浪建立水面上随机海浪模型Sζ(ω)为：

S ζ ( ω ) = A ω 5 exp ( - B ω 4 ) ]]>

式中：h13是波浪的有义波高，T是特征周期，

水下的波幅ζ(t)的大小随着水深的增加是呈指数函数规律下降的，满足：

ζ ( t ) = Σ i = 1 ∞ ζ a i e - δ z cos ( ω i t + ϵ i ) ]]>

式中：z为水深，ζai为波幅，ζai为第i次谐波的波幅，ωi为第i次谐波的角频率，εi为第i次谐波的初相位，δ为2π/λ，其中λ表示波长。