[发明专利]一种水下航行器的复合姿轨控制方法

摘要

本发明涉及一种水下航行器的复合姿轨控制方法，用于解决传统水下航行器只依靠水动力进行姿轨控制的局限性，基于奇异摄动法及滑膜变结构控制技术，根据水动力和矢量力控制在时间尺度上的差异，将系统分为快、慢两个环节，配合滑膜理论设计了复合姿轨控的线性反馈控制律，并取航行器的加速度和俯仰角速率为响应参数,能够有效缩短姿轨调整时间，提高整个系统稳定性和机动性。本发明可提高航行器的动态响应性能，增加航行器的稳定性。

主权项

一种水下航行器的复合姿轨控制方法，其特征在于步骤如下：步骤1：由惯性元件监测到航行器的实际姿态信息与设定的信息之间的偏差为其中Am为航行器的加速度；AC为设定的控制指令；步骤2：采用奇异摄动法将运动学模型分解为快、慢变模两部分；其中，快变模部分为：慢变模部分为：式中：V是航行器速度；为俯仰角速率；和分别是尾舵的转角和转角指令；和分别是矢量力的实际值及控制指令；τt是矢量力执行机构的等效时间常数；Zα和Mα分别为法向力系数和静稳定系数；步骤3：根据标准滑模控制理论求解快变模部分的控制律为：uf＝umaxfsign[σ(x1,x2)]式中，umaxf控制输入的最大值，步骤4：选择性能指标为式中，Q1，R1，R2为Riccati函数的中间参量；步骤5：利用Riccati方程[‑K,S,E]＝lpr(A1,B1,Q,R)，解出各参量的值，式中，Q＝C1Q1C1T,R＝diag(R1,R2)，S为方程中间参量；其中，C1＝[1 0 0 0]T；得到慢变模部分的控制律为：步骤6：得到水下航行器的复合姿轨控制方法的控制律为：u＝uf+us其中：us为慢变模部分的控制律，uf快变模部分的控制律。