西北工业大学;西北工业大学深圳研究院陈靖夫获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学;西北工业大学深圳研究院申请的专利海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接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:CN115903859B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-06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:202211299563.6,技术领域涉及:G05D1/43;该发明授权海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接方法是由陈靖夫;张立川;刘禄;潘光;刘亚哲设计研发完成,并于2022-10-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接方法,设计控制器时不再对AUV的运动进行解耦,同时在设计滑模自适应控制器的时候增加了积分环节,采用积分滑模自适应控制IntegralSlidingModeAdaptiveControl,ISMAC的方法,尽量削弱对接AUV在趋近运动过程中的抖振。最终,在设计控制参数时,在牺牲调节时间的情况下,尽量减小超调量,使对接可以顺利完成。同时,对海流速度进行估计,使系统具有一定的抗干扰能力,也表明了系统的鲁棒性。
本发明授权海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接方法在权利要求书中公布了:1.一种海流干扰下基于滑模自适应控制的AUV近距离对接方法,其特征在于:用于多水下航行器协同系统中,多水下航行器协同系统至少包括一台母体AUV和一台跟随AUV;母体AUV后端设有对接机构,跟随AUV前端设有单目相机;母体AUV上搭载有光源信标与ArucoMarker码为跟随AUV提供视觉信息的视觉传感器用于感知二者相对位姿;对接步骤如下: 步骤1:建立AUV在海流干扰下的动力学模型; 其中,η=[xyzψθ]T为对接AUV的运动状态,也是运动学方程的系统输出,vr=[urvrwrqr]T为运动学方程的控制输入,也是对接AUV相对于水流的速度,vf=[vfxvfyvfz00]T为地面坐标系下的水流速度,n为AUV在水下受到的外界动态干扰;M为惯性矩阵;Cv为哥氏力和向心力矩阵;Dv为阻尼矩阵;Jψ,θ为转换矩阵且包含以下参数θ为俯仰角,ψ为航向角;τT为AUV在运动过程中所产生的控制力矩,gη为载体系下的恢复力矩; 步骤2:设计AUV在海流干扰下的动力学模型的滑模控制器,控制输入为: 输出为航行器推进器的力; 其中:L分别为对应推进器到AUV几何中心的直线距离且表示为: s为滑模切换函数,eB为体坐标系下与目标AUV之间的观测误差,为已知函数矩阵且包含以下参数:α为期望的镇定函数,为镇定函数导数的估计值,θ为俯仰角,ψ为航向角;为系统未知参数的估计值;k与ε为选定的正定对角矩阵;Ci为控制器内积分项系数,geB为分段函数: 其中的自适应率为: 其中:为系统未知参数估计误差,Γ、F为常值正定对称矩阵,M为对称正定矩阵,为海流速度估计误差,Cd为控制器内比例项系数; 步骤3:在母体AUV与对接跟随AUV之间为10~6米时,为近距离对接;对接跟随AUV前端的单目相机获取母体AUV后端四光源信标的视觉图像,解析四光源信标的视觉图像得到母体AUV与对接跟随AUV之间的相对位姿信息;将相对位姿信息输入滑模控制器,对接跟随AUV动力系统在滑模控制器控制下调整位姿向母体AUV推进; 步骤4:当母体AUV与对接跟随AUV之间小于2米时,对接跟随AUV前端的单目相机获取母体AUV后端的ArucoMarker码,解析ArucoMarker码得到母体AUV与对接跟随AUV之间的相对位姿信息;以该相对位姿信息输入滑模控制器,对接跟随AUV动力系统在滑模控制器控制下精确调整位姿向母体AUV推进并完成对接。
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