[发明专利]一种基于扑翼幅值的仿蝠鲼航行器航向控制方法

权利要求书

1.一种仿蝠鲼航行器CPG控制的拓扑网络结构，其特征在于包括6个驱动舵机和6个CPG单元；6个驱动舵机分别对应6根胸鳍鳍条，左侧胸鳍自前向后依次连接为第一舵机(1)、第二舵机(2)和第三舵机(3)，右侧胸鳍舵机自前向后依次连接为第四舵机(4)、第五舵机(5)和第二舵机(6)；每个舵机由一个相位振荡器模型控制构成一个单元，舵机间的相互联系通过耦合项实现，通过胸鳍中间单元(2)和(5)建立左右侧胸鳍之间的联系。

2.一种对权利要求1所述拓扑网络结构采用基于扑翼幅值的仿蝠鲼航行器航向控制方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：由姿态传感器获取当前航向角δ，与设定航向δ_d之差作为航向模糊控制器的偏差e输入，偏差的微分作为航向角变化率ec输入；

其中，航向角偏差：

e＝δ-δ_d

航向角变化率：

δ_t表示上一时刻的航向角，Δt为上一时刻到当前时刻的时间差；

步骤2、参数模糊化：将航向偏差e和航向偏差率ec映射到模糊子集中，构建航向模糊控制查询表：根据偏差e和航向角变化率ec，查询航向模糊控制查询表，得到经模糊控制处理得到的控制参数

其中模糊子集为{NB,NM,NS,ZO,PS,PM,PB}，子集中的元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；

步骤3：初始化各CPG单元的耦合权重和常系数值，设定好的控制参数：包括期望相位差耦合权重w_ij，最大期望振幅R_imax；

CPG相位振荡器模型：

ν_i为频率，为期望相位差，w_ij为耦合权重，a_i表示振幅增益，x_i为偏置，u_i为输出，φ_i表示相位，r_i表示振幅，R_i表示期望振幅，i j表示第几单元；

步骤4：将经模糊控制处理得到的控制参数R_i作为CPG拓扑网络的输入，CPG拓扑网络输出第i个舵机的控制输出u_i；

步骤5：第i个舵机所需转动的角度θ_i的大小与控制输出u_i的大小成线性关系：

θ_i＝C_θu_i+θ_i0

其中，C_θ为比例系数；θ_i0为第i个舵机零位的角度。

步骤6：将角度输入控制器，控制舵机转动的角度，使仿蝠鲼航行器在航行中两侧扑翼的振幅发生不对称的变化，产生一个能够校正航向的偏航力矩，进而使仿蝠鲼航行器的航向角度发生改变，使仿蝠鲼航行器的实际航向角和期望航向角的角度偏差为0，由此实现基于扑翼幅值的仿蝠鲼航行器航向控制。

3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述CPG相位振荡器模型中的耦合权重w_ij只存在ω₁₂、ω₂₃、ω₄₅、ω₅₆、ω₂₅、五种形式，取值为ω₁₂＝ω₂₃＝ω₃₄＝ω₄₅＝3、ω₂₅＝2。