[发明专利]一种适用于潜航器水面回收的控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种适用于潜航器水面回收的控制系统，其特征在于，包括双体无人艇中控系统、双体无人艇运动控制系统、激光检测与视觉识别模块、潜航器回收系统、潜航器中控系统、潜航器运动控制系统；所述双体无人艇中控系统用于接收用户所发送的回收指令，生成潜航器回收指令和海面目标检测和识别指令，并将潜航器回收指令传输至潜航器中控系统，将海面目标检测和识别指令传输至激光检测与视觉识别模块；所述潜航器中控系统用于接收来自双体无人艇中控系统的潜航器回收指令，生成潜航器上浮指令，并将潜航器上浮指令传输至潜航器运动控制系统；所述潜航器运动控制系统根据接收到的潜航器上浮指令，控制潜航器上浮；所述激光检测与视觉识别模块用于检测水面目标，并将目标检测结果反馈给双体无人艇中控系统；所述双体无人艇中控系统用于接收到激光检测与视觉识别模块反馈的目标检测结果，如果反馈的结果是检测到水面目标，则所述双体无人艇中控系统向双体无人艇运动控制系统发送动力定位指令，如果反馈的结果是未检测到水面目标，则所述双体无人艇中控系统向潜航器中控系统发送的潜航器回收指令；所述双体无人艇运动控制系统根据接收到的动力定位指令，完成双体无人艇的动力定位，并将完成动力定位指令反馈给双体无人艇中控系统；所述双体无人艇中控系统根据双体无人艇运动控制系统反馈的完成动力定位指令，向潜航器回收系统发送回收装置下放指令；所述潜航器回收系统根据接收到的回收装置下放指令将回收装置下放到回收准备点位置，并将回收准备点位置、回收装置开口端中心轴线信息反馈给双体无人艇中控系统；所述双体无人艇中控系统将回收准备点位置、回收装置开口端中心轴线信息、前进指令传输给潜航器中控系统，潜航器中控系统再将回收准备点位置、回收装置开口端中心轴线信息和前进指令传输给潜航器运动控制系统；所述潜航器运动控制系统根据回收准备点位置、回收装置开口端中心轴线信息和前进指令规划潜航器与回收准备点位置间的期望路径，控制潜航器进入回收装置；所述激光检测与视觉识别模块对回收装置内部进行目标识别，并将目标识别结果反馈给双体无人艇中控系统，如果识别到目标，则潜航器回收系统按预定指令继续完成潜航器的回收工作，如果未能识别到目标，则激光检测与视觉识别模块将未能识别到目标的结果反馈给双体无人艇中控系统，双体无人艇中控系统再次向潜航器中控系统发送回收指令，使潜航器重新回到回收准备点位置，继续执行回收任务，直至完成潜航器的回收；

所述潜航器运动控制系统包括路径规划模块、积分器、自适应滑模容错跟踪控制器、驱动器、潜航器；所述路径规划模块中运行有Lifelong Planning A*算法，根据目标点的位姿数据为潜航器规划出期望路径，所述路径规划模块的输入为回收准备点位置、回收装置开口端中心轴线信息，路径规划模块的输出为潜航器的期望位姿数据；所述积分器的输入为潜航器的实际位姿数据与期望位姿数据之间的跟踪误差，积分器的输出为积分后的跟踪误差；所述自适应滑模容错跟踪控制器的输入为潜航器的实际位姿数据与期望位姿数据之间的跟踪误差及积分后的跟踪误差，自适应滑模容错跟踪控制器的输出为控制指令；所述驱动器的输入为控制指令，驱动器根据控制指令修正潜航器实际位姿与期望位姿之间的跟踪误差，调节潜航器在纵向、横向、升沉、艏向、俯仰的运动；

所述自适应滑模容错跟踪控制器由自适应滑模容错控制律、T–S模糊逻辑系统、权值更新律组成；所述权值更新律的输入为跟踪误差，所述权值更新律的输出为实时优化后权值的导数；所述T–S模糊逻辑系统的输入为实时优化后权值的导数，所述T–S模糊逻辑系统的输出为模型不确定性和外界干扰的估计值；所述自适应滑模容错控制律的输入为积分后的跟踪误差和模型不确定性与外界干扰的估计值，所述自适应滑模容错控制律的输出为带有鲁棒性的主动容错控制律。