[发明专利]无人水下潜航器编队控制方法及装置

说明书

本发明提供了无人水下潜航器编队控制方法及装置，涉及水下潜航器控制技术领域，其中，该无人水下潜航器编队控制方法包括：首先，设计标称位置控制输入参数和标称姿态控制输入参数，然后，根据每个潜航器所受到的扰动，设计位置鲁棒补偿输入参数和姿态鲁棒补偿输入参数，接着，根据标称位置控制输入参数和位置鲁棒补偿输入参数建立位置控制器，并且，根据标称姿态控制输入参数和姿态鲁棒补偿输入参数建立姿态控制器，之后，将位置控制器和姿态控制器合成分控制器，且各个所述分控制器通过拓扑结构进行通信以构成编队控制器，经上述处理能使无人水下潜航器编队在执行任务时位置和姿态保持一致。

技术领域

本发明涉及水下潜航器控制技术领域，尤其涉及无人水下潜航器编队控制方法及装置。

背景技术

近年来，无人水下潜航器在海洋监视、海底石油探测和海底勘探等任务中展现出了巨大优势。无人水下潜航器能够在航行中执行各种控制指令。无人水下潜航器上携带着一个多波束主动搜索声呐和一个侧扫分类声呐，前者主要是在水下进行初始搜索，判定是否存在水雷，后者则进行精确勘测，对类似水雷的物体进行定位和分类。例如，当携带有无人水下潜航器的核动力攻击潜艇驶抵预定海域或基地时，可先投放出无人水下驾驶器前去检查水下是否有水雷。对于不明海峡和水道，也需要派无人水下潜航器进行侦察，搜集有关海底地形分布的情报。

与单艘昂贵的水下潜航器相比，低成本，小型的无人水下潜航器编队是一种高效，经济的解决方案，无人水下潜航器编队也受到了国内外工业界和学术界越来越多的关注。在无人水下潜航器编队中多艘无人水下潜航器协同作战，来完成各种探测任务。但是，无人水下潜航器编队在水下航行过程中的位置和姿态难以保持统一，进而无法实现对整个无人水下潜航器编队的协同控制。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供了无人水下潜航器编队控制方法及装置，通过为无人水下潜航器编队设置编队控制器，提高了无人水下潜航器编队在水下航行过程中位置和姿态的统一性。

第一方面，本发明实施例提供了无人水下潜航器编队控制方法，包括：

设计标称位置控制输入参数和标称姿态控制输入参数；

根据每个潜航器所受到的扰动，设计位置鲁棒补偿输入参数和姿态鲁棒补偿输入参数；

根据每个潜航器所受到的扰动，为各个潜航器添加位置鲁棒补偿输入参数和姿态鲁棒补偿输入参数；

根据所述标称位置控制输入参数和所述位置鲁棒补偿输入参数建立位置控制器，且，根据所述标称姿态控制输入参数和所述姿态鲁棒补偿输入参数建立姿态控制器；

将位置控制器和姿态控制器合成分控制器，且各个所述分控制器通过拓扑结构进行通信以构成编队控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述方法还包括：

分别为每个潜航器建立动力学模型；

将所述动力学模型中俯仰角为90度的情况剔除，且，得到每个潜航器的标称平移模型和标称旋转模型。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述设计标称位置控制输入参数和标称姿态控制输入参数的步骤，还包括：

将每个潜航器在航行过程中的外部扰动均引入所述动力学模型中；

根据所述外部扰动为所述标称平移模型生成位置不确定参数；

根据所述外部扰动为所述标称旋转模型生成姿态不确定参数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据每个潜航器所受到的扰动，设计位置鲁棒补偿输入参数和姿态鲁棒补偿输入参数的步骤，包括：