[发明专利]欠驱动AUV的虚拟锚泊水平面区域镇定控制方法及实现方法

摘要

本发明提供的是一种欠驱动AUV的虚拟锚泊水平面区域镇定控制方法及实现方法。包括：建立欠驱动AUV的水平面运动方程；建立还有环境影响下的欠驱动AUV的相对速度和相对加速度的方程；建立了虚拟锚泊的数学模型；通过改进的静态悬链线方程对水平分力进行表示，采用Traube改进抛物线法对水下机器人所受到的锚链张力进行求解；取锚链张力中的水平分力进行按照AUV的随艇坐标系进行分解，分为纵向力Fxm和横向力Fym以及转艏力矩Mm；将Fxm和Mm分配到推力器，得出主推进器的推力X和转艏力矩N。本发明方法不基于模型，不会因为载体而对本控制方法产生影响，可以使得欠驱动AUV在大干扰环境下实现区域镇定。

主权项

一种欠驱动AUV的虚拟锚泊水平面区域镇定控制方法，其特征是：步骤一、通过AUV的外部控制输入所要到达的目标位置的控制命令；步骤二、通过AUV上的设备所测量到的位姿计算出当前位置与目标位置之间的间距和锚链角；步骤三、判断是否符合：1.到达有效方围内；2.控制变量处于收敛状态，如果符合则退出；如果不符合则执行步骤四；步骤四、启动虚拟锚泊水平面区域镇定控制，将锚链角θ和现在位置与目标位置的间距d，输入到悬链线方程中，计算出悬链曲线的辅助函数a的初值a1和a0，然后采用Traube改进抛物线法进行对a的精确求解，不断的对a进行迭代，直到求解出符合要求的|e|＜ε的a值；步骤五、根据悬链线辅助方程计算出锚链张力的水平分力Fh；步骤六、对水平分力Fh按照欠驱动AUV的随艇坐标进行分解，分为纵向力Fxm和横向力Fym以及转艏力矩Mm，其中，纵向力Fxm为AUV所要产生的纵向推力X，转艏力矩Mm为AUV所要产生的转艏力矩N；步骤七、通过主推推力和垂直舵的不断工作对AUV不断的调整，使得其靠近目标点位置，寻找顶流的方向，实现区域镇定的控制目标。