[发明专利]一种基于扑翼非对称相位差的航向控制方法

权利要求书

1.一种基于扑翼非对称相位差的航向控制方法，其特征在于：航行器左侧包含2个舵机单元，分别命名为第一舵机单元（1）和第二舵机单元（2），右侧命名为第三舵机单元（3）和第四舵机单元（4）；每个舵机单元由一个转换公式的输出控制构成一个单元；航向控制步骤如下：

步骤1：通过姿态传感器持续获得水下航行器的当前航向角，与预设的目标航向角进行比较，得到当前的偏航角：

步骤2：求偏航角关于时间的导数，得到偏航角的变化率：

式中的时间t由航行器的姿态传感器采集信息的周期决定；

步骤3：将得到的偏航角及其变化速率进行模糊处理，模糊化的语言变量为负大即NB、负中即NM、负小即NS、零即Z、正小即PS、正中即PM、正大即PB，模糊集合表示为：

，

，

步骤4：根据偏航角和偏航角的变化率，在模糊控制规则表中查找和对应的模糊数：

EC E	NB	NM	MS	Z	PS	PM	PB
NB	PB	PB	PB	PB	PM	Z	Z
NM	PB	PB	PB	PB	PM	Z	Z
NS	PM	PM	PM	PM	Z	NS	NS
Z	PM	PM	PS	Z	NS	NM	NM
PS	PS	PS	Z	NM	NM	NM	NM
PM	Z	Z	NM	NB	NB	NB	NB
PB	Z	Z	NM	NB	NB	NB	NB

将模糊数清晰化，利用经验公式：

，

将模糊数转化为CPG网络输入需要的扑翼相位差，其中表示第舵机和第舵机的期望相位差，表示实际所需相位差；

所述的CPG网络的相位方程、振幅方程以及输出方程如下：

第一个等式表示相位方程，表示第个单元的相位，表示固有频率，表示第个单元对第个单元的耦合权重，表示期望相位差；

第二个等式表示为振幅方程，表示幅值，表示控制幅值收敛速度的正常数，表示期望振幅；

第三个等式表示输出方程，表示输出值；

步骤5：将控制量转换为执行机构舵机的输出量：

其中表示第个舵机的输出零位，为比例系数及模糊数；

步骤6：舵机输出后，航行器将朝着与当前时刻运动趋势相反或者加速当前时刻运动趋势的航向运动，最终达到预定航向角的方位，并由姿态传感器持续监测当前航向角。