[发明专利]一种基于模糊控制算法的六螺旋桨可下潜式航行器

说明书

本发明公开了一种基于多变量模糊控制算法的六螺旋桨可下潜式航行器，具有一个整体呈对称H形状的外壳，航行器包括右侧姿态调节单元、左侧姿态调节单元、右侧推进单元、左侧推进单元、运动控制单元；所述左侧姿态调节单元的内部设有包括电调、无刷直流电机，为螺旋桨提供动力；所述运动控制单元包括微处理器、惯性导航模块、压力调节模块、储水舱；所述微处理器控制压力调节模块改变储水舱内的水量以实现航行器的上浮下潜；所述运动控制单元进行导航和姿态控制。本发明应用阻力小、抗横波型强、使用范围广，采用多路螺旋桨控制航行器在三维空间内的运动，具有鲁棒性好，稳定性较强，采用基于多元变量模糊控制算法，简化三维运动控制，可操作性强。

技术领域

本发明涉及水下航行器的运动控制领域，尤其涉及一种基于模糊控制算法的六螺旋桨可下潜式航行器。

背景技术

水下无人航行器（UUV）技术无论在军事上、还是民用上都已经有多年的发展，其研制始于50年代，早期主要用于海上石油与天然气的开发等，军用方面主要用于打捞试验丢失的海底武器等（如鱼雷），后来在水雷战中作为灭雷具得到了较大的发展。80年代末，随着计算机技术、人工智能技术、微电子技术、小型导航设备、指挥与控制硬件、逻辑与软件技术等的突飞猛进，自主式水下航行体（AUV）得到了快速发展。由于AUV摆脱了系缆的牵绊，在水下作战和作业方面更加灵活。

水下和陆地具有很大区别，陆地上动力过程简单，一般影响动力因素就是风阻力，但是在陆地有自身的重力，所以在陆地动力环境对行驶影响较小，但是在海洋中水下航行器的设计基本属于零重力状态，即在水中短时间内是完全在停留在某一水层，处于悬浮状态，这个时候任何的波动都会对水下航行器的姿态产生影响，加上水下的环境复杂存在极大的不确定性，比如水团、急流、温盐跃层等都会对水下航行器的航行产生极大的影响。

发明内容

克服现有技术的缺点，本发明提供一种基于模糊控制算法的六螺旋桨可下潜式航行器，使其可以在水上以及水下稳定工作。

一种基于模糊控制算法的六螺旋桨可下潜式航行器，具有一个整体呈对称H形状的外壳，航行器包括右侧姿态调节单元、左侧姿态调节单元、右侧推进单元、左侧推进单元、运动控制单元；

所述右侧姿态调节单元的前后分别设有右前螺旋桨、右后螺旋桨，所述右侧姿态调节单元的内部设有包括电调、无刷直流电机，为螺旋桨提供动力；

所述左侧姿态调节单元的前后分别设有左前螺旋桨、左后螺旋桨，所述左侧姿态调节单元的内部设有包括电调、无刷直流电机，为螺旋桨提供动力；

所述的右侧推进单元、左侧推进单元分别设有螺旋桨；

所述运动控制单元包括微处理器、惯性导航模块、压力调节模块、储水舱；所述微处理器控制压力调节模块改变储水舱内的水量以实现航行器的上浮下潜；所述运动控制单元进行导航和姿态控制。

所述惯性导航模块与微处理器相连，采集航行器的运动姿态参数，所述的运动姿态参数包括：航向角、俯仰角、横滚角，三维角速度及角加速度。

所述的运动控制单元通过多变量模糊控制算法进行姿态控制，

所述多变量模糊控制算法具体流程为：

Step 1确定输入输出量

将航行器的运动姿态偏差E=[GYR_X GYR_Y GYR_Z ]作为输入量；

其中：

GYR_X表示航行器绕X轴旋转时的角速度；

GYR_Y表示航行器绕Y轴旋转时的角速度；

GYR_Z表示航行器绕Z轴旋转时的角速度；

航行器的无刷直流电机的转速U=[OUT_1 OUT_2 OUT_3 OUT_4 OUT_8 OUT_9]；