[发明专利]一种过驱动AUV执行机构切换控制方法

摘要

本发明提供一种过驱动AUV执行机构切换控制方法，包括：建立AUV垂直面动力学方程、运动状态空间模型；低速时执行机构采用主推和垂直槽道推进器，高速时采用主推和舵翼；在高低速切换点处设定一个过渡区域，在过渡区域内，通过对执行机构定义一个软约束，使垂直槽道推进器和舵翼在此区间内平缓变化，并保持纵倾角不变；采用模型预测控制方法，根据控制指令解算出主推推力、垂推推力和舵角；将控制输入带入模型得到AUV位姿信息。本发明能够避免由突然切换AUV执行机构引起的速度以及纵倾产生的较大幅度的抖动，减小控制出现的振荡幅度，保证AUV在切换执行机构的同时保持运动状态的平滑过渡，而对于纵倾的控制可以保证AUV在切换过程中的作业能力不受影响。

主权项

1.一种过驱动AUV执行机构切换控制方法，其特征在于：步骤如下：步骤1：根据AUV的水动力系数，建立AUV相对于随体坐标系的进退、升沉、俯仰的运动方程；步骤2：找到主要状态变量，由进退、升沉、俯仰的运动学方程和动力学方程推导成为状态空间模型，并且根据控制器的采样速率将状态空间模型离散化得到增广状态空间模型；步骤3：根据增广状态空间模型定义二次项形式的代价函数，代价函数是控制器设定值和未来系统轨迹之间的误差与控制输入未来变化幅度之和；步骤4：分别设定高速与低速的速度区间，并在分界处设定过渡速度区间，将高速时的执行机构设为主推和舵翼，将低速时的执行机构设为主推和垂推，过渡区域执行机构设为主推、垂推和舵翼，在过渡区域为舵翼角度和垂推推力设定一个软约束，使推力和舵角在过渡区间内平滑过渡；步骤5：使代价函数最小化解得控制输入并作用在系统上，得到的AUV的速度、纵倾、深度信息；步骤6：步骤5得到的位姿信息作为反馈，判断是否满足控制指令：若满足，控制结束；若不满足，将位姿信息提供给状态空间模型和代价函数，得到预测轨迹，执行步骤5，直至满足控制指令。