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申请/专利权人：中国科学院沈阳自动化研究所

摘要：本发明涉及水下机器人的运动控制技术领域，尤其涉及变结构水下机器人运动控制方法，实现变结构水下机器人在机械臂扰动条件下的高精度垂直面控制。本发明从参数辨识角度实时估计机械臂运动下机器人静力学参数的变化特征，采用基于动力学模型的在线参数辨识技术，将机械臂运动和水下机器人本体运动统一放入滤波器进行辨识估计，根据水下机器人姿态角和速度测量值反馈校正静力学参数的估计值，同时设计参数递推阻尼和遗忘因子，降低参数辨识过程中的过参数化风险，实现静力学参数的实时精确估计；再将时变静力学参数估计和动力学模型结合，实现水下机器人在机械臂扰动情况下的高精度垂直面运动控制。

主权项：1.一种基于参数辨识的水下机器人垂直面运动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：1基于水下机器人当前时刻的状态数据，预测水下机器人在当前时刻的扶正力矩；2计算当前时刻扶正力矩的预测精度；3基于水下机器人的状态数据以及预测精度，计算扶正力矩的新息误差、量测矩阵协方差、量测雅各比矩阵；4根据步骤3得到的结果，更新水下机器人当前时刻的浮心位置估计及估计精度；5根据水下机器人的状态数据以及浮心位置估计，计算水下机器人垂直面控制的纵倾力矩，进而完成对水下机器人的实时运动控制；所述步骤1具体为：根据水下机器人当前时刻tk的加速度和姿态角预测变结构水下机器人在时刻tk的扶正力矩gmk，具体为： 其中，M表示垂直面的附加质量，D表示垂直面的阻尼系数，Ck表示时刻tk垂直面的向心力矩阵，Vuwqk表示水下机器人在时刻tk的垂直面速度向量，表示水下机器人在时刻tk的垂直面速度向量的导数，uk、wk分别是前向速度和垂向速度，qk是纵倾角速度；分别是前向线加速度、垂向加速度，即前向速度的导数、垂向速度的导数，是纵倾角速度的导数，τmk是水下机器人在时刻tk输入的纵倾角控制力矩，m表示水下机器人的质量，xg和zg分别表示水下机器人重心的前向位置、垂向位置，Mu、Mw、Mq、是水下机器人的水动力系数，Iy是水下机器人的转动惯量；所述步骤2具体为：根据水下机器人时刻tk加速度误差协方差、姿态角误差协方差，计算变结构水下机器人在时刻tk的扶正力矩gmk的预测精度Pgmk，具体为： 其中，RM、RD和RCk分别表示垂直面附加质量、垂直面阻尼、垂直面向心力矩阵在时刻tk对计算扶正力矩均方误差的影响，Qk表示时刻tk垂直面向心力矩阵对垂直面速度向量的导数，是水下机器人捷联惯导测量的加速度误差方差，表示水下机器人捷联惯导的纵倾角速度的随机误差方差，和分别表示水下机器人多普勒计程仪的前向速度测量随机误差的方差、右向速度测量误差的方差。

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