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申请/专利权人：上海理工大学
申请日：2024-02-21
公开（公告）日：2024-06-21
公开（公告）号：CN118226873A
主分类号：G05D1/485
分类号：G05D1/485;G05D101/10
优先权：
专利状态码：在审-公开
法律状态：2024.06.21#公开
摘要：本发明涉及一种扰动环境下水下机器人动力定位控制器的建立方法，步骤包括：使用DFBI模型在非稳态下的开展数值模拟计算辨识水下机器人动力学参数，利用已知参数项和总扰动项建立水下机器人动力定位时的扩张观测器，并在不完全微分的PD控制器的基础上，进行观测的已知参数项的水动力和未知总扰动力的补偿，完成控制器设计。首先，使用非稳态的数值模拟方法辨识水下机器人水动力参数，比水池试验法等简便、费用低，易于实现，比稳态模拟方法能更好地辨识动态过程中的参数量，适合于建立为水下机器人设计先进控制器所需的模型；其次，通过辨识的水动力参数以及设计扩张观测器，所建立的动力定位控制器，能够及时补充扰动，具有较好的控制精度。
主权项：1.一种扰动环境下水下机器人动力定位控制器的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用数值模拟方法识别水下机器人的水动力参数；首先，通过SolidWorks软件获取水下机器人的质量m和转动惯量Izz，在STAR-CCM+软件中，使用DFBI开展数值模拟，获得水下机器人在附加外力和水流产生的水动力的合力下的运动状态；获得水下机器人在合力矩或合力下的速度、加速度、位姿状态后，可建立力-速度和加速度相关性方程组，通过最小二乘法获取惯性参数MA、CAv和阻力性参数Dv；S2：建立已知水动力和总扰动力的线性扩张观测器，如下： 其中，和分别为水下机器人在惯性坐标系下的位置、速度和总扰动力，为已知参数矩阵，E3*3为三阶单位矩阵，03*3为三阶零矩阵，y包含水下机器人惯性坐标系下的位置和航向角，Jh为惯性坐标和体坐标的转换矩阵，MRB为刚性质量和惯量矩阵，Th为水平面动力学参数已知项下水下机器人所需的推力和力矩，wo为观测器带宽；S3：建立水下机器人动力定位控制器；基于水下机器人在惯性坐标系下的位置速度和总扰动力设计动力定位控制器，控制器的输出是观测的扰动力、已知参数项水动力和不完全微分的PD控制器输出之和，如下： Udk＝αUdk-1+1-αKd[ehk-ehk-1]其中，Kp是比例增益，Kd是微分增益，eh＝[X-XdY-Ydψ-ψd]为实际值与设定值的偏差向量。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 上海理工大学 一种扰动环境下水下机器人动力定位控制器的建立方法
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