[发明专利]一种水下无人机的定俯仰角运动控制方法及其装置

说明书

本发明涉及水下无人机控制技术领域，特别涉及一种水下无人机的定俯仰角运动控制方法及其装置；本发明实现了水下无人机在保持稳定在的特定俯仰角姿态下，同时结合实时俯仰角的反馈而进行推力调整分配，能够帮助水下无人机在定俯仰角状态下实现非常平稳的航行和运动；从而有效解决了现有技术中水下无人机在有俯仰角状态下的运动不稳定、容易失控的问题。

技术领域

本发明涉及水下无人机控制技术领域，特别涉及一种水下无人机的定俯仰角运动控制方法及其装置。

背景技术

水下无人机是一种可以进行水下探测、摄影及钓鱼的智能化设备，也被称为水下机器人；主要应用在水下摄影，水产养殖，水下勘察，海钓等多个商用及消费级领域。

在目前的水下无人机运动控制中，由于水下无人机的姿态平衡控制难度较高，目前市面上大部分的水下无人机无法实现定俯仰角控制，在采用没有俯仰角状态下的控制策略，这样会导致水下无人机在有俯仰角状态下的运动不稳定、容易失控，同时还会影响到机体的整体平衡性和控制稳定性。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种水下无人机的定俯仰角运动控制方法，其先启动定俯仰角运动模式，在保持稳定在的特定俯仰角姿态下，同时结合实时俯仰角的反馈而进行推力调整分配，能够帮助水下无人机在定俯仰角状态下实现非常平稳的航行和运动；同时还提供一种水下无人机的定俯仰角运动控制装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种水下无人机的定俯仰角运动控制方法，其中，包括如下步骤：

步骤S1、开启定俯仰角运动模式；

步骤S2、根据水下无人机当前飞行姿态，判定水下无人机的俯仰角；

步骤S3、根据水下无人机的俯仰角，将水下无人机当前的各推进器的推进力进行调整分配。

作为本发明的一种改进，在步骤S2中，水下无人机反馈其俯仰状态而确定其的纵倾角，该纵倾角为俯仰角。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，如果该俯仰角为0°，则采用普通推力分配矩阵将水下无人机当前的各推进器的推进力进行转换调整分配。

作为本发明的更进一步改进，在步骤S3中，如果该俯仰角不为0°，则采用实时推力分配矩阵将水下无人机当前的各推进器的推进力进行转换调整分配。

作为本发明的更进一步改进，在步骤S3中，如果该俯仰角为0°，水下无人机处于平衡状态，则其坐标定义为O-XYZ坐标系；如果俯仰角不为0°，水下无人机处于定俯仰角状态，则其坐标定义为O-xyz坐标系；O-XYZ坐标系与O-xyz坐标系的夹角的大小等于俯仰角的大小。

作为本发明的更进一步改进，在步骤S3中，在水下无人机处于平衡状态下，在O-XYZ坐标系内，各方向的推进器的推进力分别为Fx-in、Fz-in和Nz-in。

作为本发明的更进一步改进，在步骤S3中，在水下无人机处于定俯仰角状态下，在O-xyz坐标系内，各方向的推进器的推进力分别为Fx-in’、Fz-in’和Nz-in’。

一种水下无人机的定俯仰角运动控制装置，其中，包括用于提供动力的推进器、用于控制该推进器运行的定倾PID控制器和用于实时反馈水下无人机的俯仰角的定俯仰角运动控制器；所述定倾PID控制器分别与所述推进器、定俯仰角运动控制器电性连接。

作为本发明的一种改进，所述推进器的数量为6个，其中在水下无人机的左右两侧分别设置有2个推进器，在水下无人机的尾侧设置有2个推进器。

作为本发明的进一步改进，所述定俯仰角运动控制器内设置有用于感应水下无人机的俯仰的感应模块和用于计算水下无人机的俯仰角度的检测模块。