[发明专利]ROV水下机器人自动定深运动控制方法

说明书

本发明涉及一种ROV水下机器人自动定深运动控制方法，其解决了现有三推进器ROV自动定深控制算法复杂，不易实现，ROV自动定深运动过程稳定性差，抵抗水下浪涌干扰能力差的技术问题，其采用双闭环模糊PID控制器，内环为倾角环，控制垂直推进器工作使ROV的俯角达到要求，外环为深度环，控制水平推进器工作。本发明可广泛应用于水下机器人技术领域。

技术领域

本发明涉及水下机器人技术领域，具体而言，涉及一种ROV水下机器人自动定深运动控制方法。

背景技术

在陆地资源被大量开发以至短缺的今天，深入开发海洋资源刻不容缓。地球是唯一已知存在固体、液体和气体三种状态水的行星，它也是目前唯一已知地表有液态水存在的行星。全球97％的供水来源于海洋。水对于维持生命至关重要，水与人类生存的方方面面都息息相关。海洋覆盖地球表面的70.8％，远远超过地球的陆地面积。在海洋覆盖范围内，大西洋占16.2％，太平洋占2.4％，印度洋占14.4％，边缘和邻近地区占7.8％。值得注意的是，仅太平洋的覆盖面积就比所有的陆地面积多3.2％。

我国陆地国土有大部分处于西部大高原区域，生态环境脆弱，有效国土面积较小，开发成本高，需要以海补陆。因此，提高海洋资源开发能力，对我国的发展至关重要。为了开发海洋资源，我们应该不断地了解、勘测海洋，探索开发海洋的方法，研制可用的设备。而水下机器人因其灵活机动、环境适应能力强、安全等突出特点，逐渐成为海洋开发相关行业的宠儿。在科学研究、渔业和水产养殖、军事和国土及公共安全方面都能看到水下机器人的身影。

目前，水下机器人分为两大类：载人水下机器人和无人水下机器人(UUV，unmannedunderwater vehicles)。无人水下机器人又分为有缆遥控水下机器人(ROV，RemoteOperated Vehicle)和无缆自治水下机器人(AUV，Autonomous Underwater Vehicle)。便携式ROV以其体积小、重量轻、成本低、投放使用简单等特点在水文监测、水产养殖等领域具有广阔的应用前景。与AUV相比，ROV的推进器数量及布局形式与其自由度数目、运动性能以及控制方式有着密切联系，常见的推进器数量有三个、四个、六个、八个，加上安装位置的不同，ROV演变出多种布局形式和结构外形。而对于应用于近海、湖泊、水库等浅水水域的观察级ROV，出于成本、体积重量的考虑，主要采用三推进器、四推进器的布局形式。

自动定深控制是ROV的关键技术之一，现有的控制算法复杂，不易实现，三推进器ROV自动定深运动过程稳定性差，抵抗水下浪涌干扰能力差。

发明内容

本发明就是为了解决现有三推进器ROV自动定深控制算法复杂，不易实现，ROV自动定深运动过程稳定性差，抵抗水下浪涌干扰能力差的技术问题，提供了一种能够实现稳定地、可靠地进行斜航定深运动的ROV水下机器人自动定深运动控制方法。

本发明的技术方案是，采用双闭环模糊PID控制器，包括以下步骤：

第一步，生成模糊查询表，具体过程包括：

步骤1，输入变量的模糊化：

按照以下公式将从深度传感器获取的数值做差、求导：

Δd＝d₀-d_r

同理，按照以下公式对从姿态传感器获取的数值做差、求导：

Δθ＝θ₀-θ_r

输入量为深度或倾角的偏差e和偏差变化率ec，

倾角偏差Δθ的基本论域为[-1rad，+1rad]，

倾角偏差变化率的基本论域为[-0.05rad/s，+0.05rad/s]，