[发明专利]一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法

权利要求书

1.一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，包括：

获取AUV艇体的位置、姿态、线速度和角速度，建立运动学模型、动力学模型以及X分配模型，构成X舵AUV数学模型；

分别获取水平面和垂直面的当前AUV所处位置以及航路信息，建立水平面运动学控制器，设计垂直面运动学控制律；

设计非线性干扰观测器对所述X舵AUV数学模型和垂直面运动学控制律的未建模动态进行估计和补偿，生成AUV高阶滑模控制器；

基于阻尼矩阵对所述AUV高阶滑模控制器解算的控制输出进行X舵的控制分配。

2.如权利要求1所述的一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，通过如下方式建立水平面运动学控制器：

分别获取水平面的当前AUV所处位置点以及当前航段的起始航路点、目标航路点和下一航路点的二维坐标；

计算第一直线航迹段的航迹角；所述第一直线航迹段由所述水平面的当前航段的起始航路点和目标航路点组成；

从所述水平面的当前AUV所处位置点作垂线到所述第一直线航迹段，根据所述第一直线航迹段的航迹角，得到AUV水平面的航迹偏差；

消除所述AUV水平面的航迹偏差，计算干扰估计和侧滑角估计值，生成水平面运动学控制器。

3.如权利要求2所述的一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，通过如下公式计算所述第一直线航迹段的航迹角：

ψ_k＝atan2(y_k+1-y_k,x_k+1-x_k)

上式中，(x_k,y_k)表示当前航段的目标航路点的水平面二维坐标；(x_k+1,y_k+1)表示当前航段的下一航路点的水平面二维坐标。

4.如权利要求2所述的一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，所述AUV水平面的航迹偏差通过如下公式计算：

e＝-(x-x_k-1)sin(ψ_k)+(y-y_k-1)cos(ψ_k)

上式中，(x_k-1,y_k-1)表示当前航段的起始航路点的水平面二维坐标；(x,y)表示水平面的当前AUV所处位置点；ψ_k表示第一直线航迹段的航迹角。

5.如权利要求2所述的一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，所述消除AUV水平面的航迹偏差，计算干扰估计，包括：

对所述AUV水平面的航迹偏差进行求导：

上式中，V表示AUV的水平面航行速度；β表示海流干扰造成的侧滑角；ψ_k表示第一直线航迹段的航迹角；

假设g＝Vβcos(ψ-ψ_k)；

通过下式对g进行干扰估计：

上式中，为g的估计值；k_g为观测器的参数；p_g为观测器的辅助变量；V表示AUV的水平面航行速度；e表示AUV水平面的航迹偏差；ψ_k表示第一直线航迹段的航迹角。

6.如权利要求5所述的一种X型舵AUV鲁棒精确控制方法，其特征在于，通过如下公式计算侧滑角估计值：

上式中，为g的估计值；V表示AUV的水平面航行速度；ψ_k表示第一直线航迹段的航迹角。