[发明专利]一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法

权利要求书

1.一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、建立油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制下的变压器世界坐标系和微型仿生鱼随体坐标系；

步骤2、建立变压器微型仿生鱼简化动力学模型，并根据控制需求，构建变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器；

步骤3、变压器微型仿生鱼根据变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器的控制移动至目标位置；

所述变压器微型仿生鱼简化动力学模型为：

式中：ρ是当前变压器微型仿生鱼的状态量[Lθh]^T，L为变压器微型仿生鱼的前进距离，θ为微型仿生鱼的绕Z轴的偏转角，h为微型仿生鱼垂直移动的距离；为对_ρ各分量的微分，为对各分量的微分，U＝[u₁u₂u₃]^T为动力学模型输入量，u₁为微型仿生鱼前进移动的推力，u₂为微型仿生鱼自转时的推力，u₃为微型仿生鱼垂直方向推力；

其中，m为微型仿生鱼的质量，C₁为微型仿生鱼在变压器油中前进移动时的阻力系数，C₂为微型仿生鱼自转时的粘性系数，C₃是仿生鱼垂直移动时的阻力系数，I为微型仿生鱼绕Z轴的转动惯量，d₁是鱼体半径；

所述变压器微型仿生鱼滑模变结构控制器包括：切换函数S(x)和滑膜控制器的控制律U，即微型仿生鱼动力学模型输入量，其中：

切换函数S(x)表示如下：

式中，ζ是3×3的正定对称常值矩阵，e微型仿生鱼当前状态量ρ＝[Lθh]^T和目标状态量ρ^*＝[L_gθ_gh_g]^T的实时偏差；

滑膜控制器的控制律U表示如下：

式中，λ、K均为三阶正定对角阵。

2.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，其特征在于：所述变压器世界坐标系O_wX_wY_wZ_w用来描述变压器的空间环境，其建立方法为：坐标系原点O_w以变压器一个角的顶点为原点，O_wX_w轴位于水平面内，方向沿着变压器的宽边且向外，O_wY_w轴位于水平面内，方向沿着变压器的长边且向右，O_wZ_w轴根据坐标系右手定则确定。

3.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，其特征在于：所述微型仿生鱼随体坐标系O_fX_fY_fZ_f用来描述微型仿生鱼相对于变压器坐标系的运动，其建立方法为：坐标系的原点O_f位于鱼体的中央，O_fY_f轴与鱼体水平中轴线重合，方向指向其游动的方向，O_fZ_f轴与鱼体竖直轴线重合，方向向上，O_fX_f轴根据坐标系右手定则确定。

4.根据权利要求1所述的一种油浸式变压器微型仿生鱼姿态控制方法，其特征在于：所述步骤2中的控制需求包括变压器微型仿生鱼的航向控制、前进移动距离控制和垂直深度控制。