[发明专利]一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法

权利要求书

1.一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过垂直面控制器操纵潜航器各艏艉舵，实现潜航器垂直面的运动控制；

通过姿态优化器控制潜航器攻角和舵角，调整浮力调节装置艏部和艉部的质量分布，实现潜航器的姿态控制。

2.根据权利要求1所述的一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法，其特征在于，所述姿态优化器包括零舵角控制器、零攻角控制器和浮力调节指令分配器；

所述零攻角控制器输入为设定的攻角指令及传感器检测的当前攻角值，采用增量式PID算法计算达到攻角指令所需的艏浮力调节装置与艉浮力调节装置的质量之和指令；

所述零舵角控制器输入为设定的舵角加权和指令及由传感器检测的各个舵角值的加权和，采用增量式PID算法计算达到舵角加权和指令为零所需的艏浮力调节装置与艉浮力调节装置的质量之差指令；

所述浮力调节指令分配器以最小化调节量为目标、以零攻角控制器和零舵角控制器分别输出的浮力调节质量之和指令、质量之差指令为约束条件，采用最优化方法实现零攻角控制器和零舵角控制器输出的综合浮力调节指令到各个浮力调节装置指令的分配。

3.根据权利要求2所述的一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法，其特征在于，所述浮力调节指令分配器输入为零攻角控制器、零舵角控制器分别输出的浮力调节质量之和指令浮力调节质量之差指令输出为N个艏浮力调节装置的质量指令M个艏浮力调节装置的质量指令输入到输出的处理过程转化为有约束二次规划求解问题，待求解的变量为各艏浮力调节装置和艉浮力调节装置的质量指令，目标函数为各艏浮力调节装置和艉浮力调节装置的质量变化量平方和最小，约束条件为各艏浮力调节装置和艉浮力调节装置质量指令之和等于输入的质量之和指令、各艏浮力调节装置和艉浮力调节装置质量指令之差等于输入的质量之差指令。

4.根据权利要求1所述的一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法，其特征在于，所述浮力调节指令分配器执行以下步骤：

待求解变量：

目标函数：

约束条件：

根据约束条件，对目标函数进行最小化，得到最优的N个艏浮力调节装置的质量指令和M个艏浮力调节装置的质量指令

5.根据权利要求4所述的一种潜航器垂直面航行姿态优化控制方法，其特征在于，所述对目标函数进行最小化采用一阶通用二次规划求解器、内点法、积极集法、智能搜索算法中的任意一种方法进行求解。