[发明专利]基于ESO的水下机器人模糊PID运动控制方法

权利要求书

1.一种基于ESO的水下机器人模糊PID运动控制方法，其特征在于：包括有以下阶段，

(1)信息获取与需求分析

通过搭载的传感器获取AUV姿态信息以及深度信息，用户在岸基界面发送AUV期望航向和深度信息以进行工作需求分析；

(2)系统状态预测和干扰补偿

AUV端接收到用户需求信息后通过实时反馈的航向与深度信息，由ESO进行系统状态预测以及干扰补偿操作，分为以下实施步骤，

步骤2.1，ESO对AUV反馈获得的航向、俯仰和深度信息进行姿态状态观测和干扰补偿操作，将姿态观测值与输入的期望姿态目标值r(t)作差得到姿态误差e，ESO观测得到的姿态误差变化率的观测值反馈到系统姿态误差变化率上，得到系统修正后的姿态误差变化率ec；

其中，采用的三阶扩展状态观测器表达式为，

e₁＝z₁-y；

式中，e₁为ESO的系统观测误差；z₁，z₂，z₃为扩张状态观测器输出；z₁为ESO进行姿态观测值，z₂为ESO观测得到的姿态误差变化率的观测值，z₃为ESO进行干扰观测对系统控制输入的补偿值；δ为线性区间；β₁，β₂，β₃为扩展状态观测器输出误差权重因子；b为补偿系数，b取值为0.01；α₁和α₂分别取值为0.5和0.25；

fal(x，α，δ)函数表达式如下，

步骤2.2，

由上可得系统姿态误差e＝r(t)-z₁+y(t)；系统姿态误差变化率

(3)PID参数自调整与AUV运动控制

模糊PID控制器根据姿态误差e和误差变化率ec，通过模糊推理计算调整PID系数以实现PID参数的自调整；

AUV得到调整后的参数，经过PID计算得到AUV垂直舵、水平舵角的期望值u₀(t)；

ESO进行干扰估计对AUV的控制量进行控制补偿z₃/b，得到AUV的实际控制量u(t)；

AUV的垂直舵、水平舵根据控制器计算出的结果，实现AUV的航向、俯仰角和深度的控制，满足AUV在海洋环境下工作的任务需求。