中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部侯成刚获国家专利权
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龙图腾网获悉中国船舶重工集团公司第七0七研究所九江分部申请的专利一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法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:CN116243595B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-17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:202310029414.6,技术领域涉及:G05B11/42;该发明授权一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法是由侯成刚;王琳琳;韩俊庆;李冀永;于双宁;徐雪峰;王益民设计研发完成,并于2023-01-09向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法,方法包括:建立全回转推进器的推力模型;建立全回转推进器的推力分配矩阵,基于全回转推进器的推力模型并结合全回转推进器的推力分配矩阵,建立全回转推进器的推力分配算法;根据自抗扰原理结合全回转推进器的推力分配算法,构建AUV水平面控制模型;基于AUV水平面控制模型,根据AUV当前航向与指令航向的偏差,计算全回转推进器在对应方向的控制力与力矩,实现AUV水平面控制;本发明基于全回转推进器实现了AUV低微速水平面控制,有效解决了狭窄环境、低微速航行工况下AUV操纵控制性能不足的问题。
本发明授权一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法在权利要求书中公布了:1.一种基于全回转推进器的AUV水平面控制方法,其特征在于,包括以下步骤: S1、建立全回转推进器的推力模型; S2、建立全回转推进器的推力分配矩阵,基于所述全回转推进器的推力模型,结合所述全回转推进器的推力分配矩阵,建立全回转推进器的推力分配算法; S3、根据自抗扰原理结合所述全回转推进器的推力分配算法,构建AUV水平面控制模型;所述AUV水平面控制模型包括:三通道耦合PD控制器模型; 三通道耦合PD控制器模型的构建具体包括: 将水平面动力学方程转化为: 式中,η为位置姿态向量,R表示转换矩阵,τ为三自由度的控制力与力矩,M=MRB+MA,C=CRBυ+D,ft=-M-1d,其中MRB为系统惯性矩阵,MA为流体惯性水动力导数矩阵,CRB为科里奥利矩阵,v为速度向量,D为流体粘性水动力导数矩阵,d为水平面三自由度的干扰; 根据观测器的观测结果建立水平面的控制力与控制力矩为: 将其代入水平面动力学方程中,构建三个单输入单输出的串联积分型系统: 式中:τ10为解耦系统的控制率,xh2和xh3为状态变量;构建PD控制器模型为: 式中:η1d表示水平面纵向、横向位移和航向角指令,表示水平面纵向速度、横向速度和航向角速度指令,表示水平面纵向加速度、横向加速度和航向角加速度指令,k1p为与水平面纵向位移、横向位移和航向角有关的PD控制器增益矩阵,k1d为与水平面纵向速度、横向速度和航向角速度有关的PD控制器增益矩阵; S4、基于所述AUV水平面控制模型,根据AUV当前航向与指令航向的偏差,计算所述全回转推进器在对应方向的控制力与力矩,实现AUV水平面控制。
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