[发明专利]一种用于仿生柔体潜水器的控制系统

权利要求书

1.一种用于仿生柔体潜水器的控制系统，其特征在于包括驱动控制模块、外设操作模块和任务通讯模块，驱动控制模块与外设操作模块位于仿生柔体潜水器的舱体的中部舱段，任务通讯模块指PC机上的上位机软件；各模块之间基于确定的通信协议进行通信；所述的驱动控制模块包括底层驱动模块和控制算法模块，底层驱动模块由主控制器和针对主控制器上外设的驱动构成，主控制器与外设之间的驱动方式即通信方式包括USART，IIC，RS232，CAN通信；控制算法模块包括航向控制算法模块、路径规划算法模块、安全保障程序模块；由驱动控制模块发送指令驱动各个外设：姿态传感器SBG、铱星/GPS模块、数据存储模块、数传电台、油缸测距传感器、俯仰测距传感器、压力传感器、角度传感器、俯仰电机、横滚电机、液压站电机、四个扑翼舵机以及抛载机构；外设操作模块对这些外设的初始化、参数设置、数据采集与传送；所述的任务通讯模块分为任务模块和通讯模块，任务模块分为周期滑翔、滑扑一体、路径规划、安全保障四部分；通讯模块分为Wifi通讯、铱星/GPS通讯、数传电台通讯；任务通讯模块与驱动控制模块建立通讯连接，发送具体任务参数到驱动控制模块，经过驱动控制模块解算分析后，通过设定好的通信协议驱动外设操作模块工作以完成任务。

2.根据权利要求1所述的一种用于仿生柔体潜水器的控制系统，其特征在于所述的主控制器通过RS232与姿态传感器SBG通信，获取航行器当前的横滚角、俯仰角、航向角信息；铱星/GPS模块和数据存储模块都通过USART2与主控制器通信，采用分时工作的方式，铱星/GPS模块工作时，获取GPS数据信息以及透传数据，数据存储模块工作时，实时向数据存储模块存储数据以及从存储模块读取数据；主控制器通过USART3与数传电台通信，获取上位机下发的任务指令以及向数传电台发送各个传感器的数据；主控制器通过USART4与油缸测距传感器通信，获取浮力仓活塞移动的距离从而计算当前浮力；主控制器通过USART5与俯仰测距传感器通信，获取质心机构铅块移动的距离；主控制器通过IIC总线与压力传感器和角度传感器通信，从压力传感器获取压力值计算得到当前水深，角度传感器输出横滚机构的角度；主控制器通过CAN总线控制四个扑翼舵机驱动电路从而驱动舵机运动；主控制器通过I/O控制俯仰电机驱动电路、横滚电机驱动电路从而驱动俯仰电机、横滚电机运动；主控制器通过DAC控制液压电机驱动电路从而驱动液压电机运动；主控制器通过I/O控制抛载机构。

3.根据权利要求1所述的一种用于仿生柔体潜水器的控制系统，其特征在于所述的航向控制算法模块采用模糊控制，通过调节扑翼和横滚机构控制航向；路径规划算法模块采用A^*算法进行航行器的路径规划；安全保障程序模块包括超时最大浮力、超时抛载、超深最大浮力、超深抛载，具体来说，当航行器工作时间超过规定的超时最大浮力的时间值时，将浮力调节到最大，当航行器工作时间超过规定的超时抛载的时间值时，执行抛载指令使航行器上浮至水面；当航行器下潜深度超过规定的超深最大浮力的深度值时，将浮力调节到最大，当航行器下潜深度超过规定的超深抛载的深度值时，执行抛载指令使航行器上浮至水面。

4.根据权利要求1所述的一种用于仿生柔体潜水器的控制系统，其特征在于所述的周期滑翔包括单周期滑翔和多周期滑翔，具体为根据上位机下发的任务参数执行周期滑翔任务；滑扑一体即为滑翔推进与扑翼推进结合执行航行任务；路径规划即为根据设定的航路点规划最优路径进行航行；安全保障即为当检测到从安全保障系统传来的紧急信号执行增大浮力到最大或者抛载使航行器上浮至水面。