[发明专利]一种UUV水下回收自抗扰控制方法

权利要求书

1.一种UUV水下回收自抗扰控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：设计UUV的叉柱式回收流程，叉柱式回收流程包括水平面第I阶段运动、垂直面运动、水平面第II阶段运动；

步骤二：对UUV的数学模型进行解耦；

步骤三：针对解耦后的UUV模型，为步骤一中的叉柱式回收流程的每个阶段设计自抗扰控制器；

步骤四：设计神经网络结构对步骤三中每个阶段的自抗扰控制器进行优化，把优化后的自抗扰控制器进行组合，UUV顺序执行每个阶段控制任务。

2.根据权利要求1所述的一种UUV水下回收自抗扰控制方法，其特征在于：步骤一所述叉柱式回收流程包括三个阶段，具体为：

水平面第I阶段运动：根据回收装置的位置信息和对接需要的UUV艏向角度信息，UUV做水平面的运动，并调整艏向角，将回收装置开口向UUV运动所在平面做投影，UUV在保持运动平面不变的情况下，运行至开口投影所在位置的正前方设定位置；

垂直面运动：UUV进行垂直面的下潜运动到回收位置所在的深度位置；

水平面第II阶段运动：UUV慢速直航运动，到达回收位置。

3.根据权利要求1所述的一种UUV水下回收自抗扰控制方法，其特征在于：步骤二具体为：

UUV的运动学模型为：

UUV的动力学模型：

式中：d₁₁＝X_u+X_u|u||u|；d₂₂＝Y_v+Y_v|v||v|；d₃₃＝Z_w+Z_w|w||w|；d₅₅＝M_q+M_q|q||q|；d₆₆＝N_r+N_r|r||r|；其中分别为UUV沿x、y、z轴方向做加速运动所受到的x、y、z轴方向的水作用力，X_u、Y_v、Z_w分别为UUV作x、y、z轴方向的匀速运动所受到的x、y、z方向的水作用力，X_u|u|，Y_v|v|，Z_w|w|分别为UUV作x、y、z轴方向的匀速运动所受到的x、y、z方向的近似二阶水动力，为UUV绕y、z轴做角加速运动所受到的绕y、z轴的水作用力矩，M_q，N_r为UUV绕y、z轴的匀速旋转运动所受到的绕y、z轴的水作用力矩，M_q|q|，N_r|r|为UUV绕y、z轴方向的匀速旋转运动所受到的y、z方向的近似二阶水动力矩。x，y，z为UUV在固定坐标系下的空间位置坐标，u，v，w为UUV在x，y，z方向的速度，ψ，θ，q，r分别表示艏向角，纵倾角，艏向角角速度和纵倾角角速度，τ_u，τ_v，τ_q分别表示x，y，z方向的推力，τ_q，τ_r分别为绕着y轴旋转的力矩和绕着z轴旋转的力矩，转矩的正方向遵循右手定则。

将UUV的模型分为水平面模型和垂直面模型：

在水平面模型中，令与垂直面相关的变量z＝w＝θ＝q＝τ_q＝0，得到水平面运动学方程：

得到水平面动力学方程：

解耦后：

其中，[τ_u τ_v τ_r]^T为实际控制量，[τ_a τ_b τ_c]^T为虚拟控制量；

在垂直面模型中，令水平面相关的变量y＝v＝ψ＝r＝τ_r＝0，得到垂直面运动学方程如下：

得到垂直面动力学方程：

解耦后：

其中，[τ_d τ_e τ_f]^T是虚拟控制量，[τ_u τ_w τ_q]^T是实际控制量。