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龙图腾网获悉中国科学院自动化研究所申请的专利一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法及装置获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN114397899B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202111501861.4，技术领域涉及：G05D1/43；该发明授权一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法及装置是由吴正兴;王健;戴时捷;喻俊志;谭民设计研发完成，并于2021-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法及装置在说明书摘要公布了：本发明提供一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法及装置。该方法包括：基于仿生机器鱼当前运动模态对应的动力学模型、期望路径以及自适应视线导航策略，确定仿生机器鱼在当前时刻的期望速度、期望航向角和期望深度；利用非线性扰动观测器估计并补偿三维路径跟踪控制过程中的侧滑角，以对内环控制器的控制律进行修正；基于期望速度、期望航向角及期望深度，并利用内环控制器对仿生机器鱼的速度、航向角和深度进行调整，以实现仿生机器鱼的三维路径跟踪控制；内环控制器包括速度控制器、航向控制器及深度控制器。本发明提供的方法，通过对控制过程进行补偿，能够适应更为复杂的路径跟踪任务，有效提高了仿生机器鱼路径跟踪控制的精确度和鲁棒性。

本发明授权一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法及装置在权利要求书中公布了：1.一种仿生机器鱼三维路径跟踪控制方法，其特征在于，包括： 基于仿生机器鱼当前运动模态对应的动力学模型、期望路径以及预设的自适应视线导航策略，确定所述仿生机器鱼在当前时刻的期望速度、期望航向角和期望深度；所述自适应视线导航策略是基于预设障碍函数来确定的自适应视线导航策略，在保证跟踪过程中沿迹误差收敛性的同时，自适应地调整跟踪的前视距离；所述障碍函数是对数型障碍李雅普诺夫函数； 利用非线性扰动观测器估计并补偿三维路径跟踪控制过程中的侧滑角，以对基于滑模的内环控制器的控制律进行修正；所述利用非线性扰动观测器估计并补偿三维路径跟踪控制过程中的侧滑角，以对基于滑模的内环控制器的控制律进行修正，具体包括：将所述仿生机器鱼在运动过程中频繁变化的侧滑角确定为外界扰动项，利用非线性扰动观测器对所述侧滑角进行估计及补偿，以实现在所述仿生机器鱼的三维路径跟踪控制过程中对所述内环控制器的控制律进行动态修正； 基于所述期望速度、所述期望航向角以及所述期望深度，并利用所述内环控制器对所述仿生机器鱼的速度、航向角和深度进行调整，以实现所述仿生机器鱼的三维路径跟踪控制；其中，所述内环控制器包括速度控制器、航向控制器以及深度控制器； 所述基于所述期望速度、所述期望航向角以及所述期望深度，并利用所述内环控制器对所述仿生机器鱼的速度、航向角和深度进行调整，具体包括：采用模糊映射将所述内环控制器输出的前向推力、俯仰力矩和偏航力矩分别映射成预设的中枢模式发生器的参数频率和偏置，以及相应的胸鳍偏置角；基于所述参数频率、偏置以及所述胸鳍偏置角，并利用所述中枢模式发生器对所述仿生机器鱼进行节律性控制，以实现对所述仿生机器鱼的速度、航向角和深度进行调整；所述中枢模式发生器为基于Hopf振荡器的中枢模式发生器； 其中，所述对数型障碍李雅普诺夫函数表示为： 式中xe表示沿迹误差，kb表示边界系数； 所述自适应视线导航策略为： 其中，dlxe,K表示前视距离，K表示路径曲率，Kmax表示路径曲率的最大值，dl0表示xe＝0时的预设距离，dlmin表示前视距离的下限，δ表示沿迹误差阈值。

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