[发明专利]一种柔性六自由度绳牵引的船模水池试验控制方法和系统

权利要求书

1.一种柔性六自由度绳牵引的船模水池试验控制方法，其特征在于，船模由电动拖车使用绳牵引并联支撑机构进行牵引运动，所述船模水池试验控制方法包括：

副回路控制器通过所述船模内配置的姿态角传感器获取到所述船模的初始姿态信号，所述初始姿态信号包括：采集所述船模的初始姿态得到的初始姿态角；

所述副回路控制器根据所述船模的初始姿态信号和预置的目标姿态角计算所述船模在各个时刻的姿态角；

所述副回路控制器通过运动学模型将所述船模在各个时刻的姿态角转换为在各个时刻所述船模分别连接的每个牵引绳的脉冲调整量，然后所述副回路控制器将转换得到的每个牵引绳的脉冲调整量发送给各个牵引绳对应的驱动器，由所述驱动器按照所述脉冲调整量控制对应的伺服电机进行转动，从而通过伺服电机的转动控制传动机构的运动距离，实现对牵引绳的绳长变化控制，再通过牵引绳的绳长变化调整所述船模的当前姿态；

当所述副回路控制器单独控制所述船模的时间结束时，主回路控制器通过所述船模内配置的姿态角传感器获取到所述船模的姿态反馈信号，所述姿态反馈信号包括：采集所述船模当前姿态得到的姿态角；

所述主回路控制器根据预置的目标姿态角和所述姿态反馈信号计算所述船模分别连接的各个牵引绳的绳长调整量，并将计算出的每个牵引绳的绳长调整量发送给副回路控制器；

所述副回路控制器从所述主回路控制器获取到所述船模分别连接的每个牵引绳的绳长调整量，以及通过所述每个牵引绳对应的伺服电机分别获取到脉冲反馈信号；

所述副回路控制器根据所述每个牵引绳的绳长调整量和每个伺服电机的脉冲反馈信号计算出所述船模分别连接的各个牵引绳的脉冲调整量，然后所述副回路控制器将计算出的每个牵引绳的脉冲调整量发送给各个牵引绳对应的驱动器，由所述驱动器按照所述脉冲调整量控制对应的伺服电机进行转动，从而通过伺服电机的转动控制传动机构的运动距离，实现对牵引绳的绳长变化控制，再通过牵引绳的绳长变化调整所述船模的当前姿态。

2.根据权利要求1所述的一种柔性六自由度绳牵引的船模水池试验控制方法，其特征在于，所述副回路控制器将计算出的每个牵引绳的脉冲调整量发送给各个牵引绳对应的驱动器之后，所述方法还包括：

所述主回路控制器通过所述姿态角传感器获取到所述船模由牵引绳牵引后的姿态反馈信号；

所述主回路控制器根据所述船模由牵引绳牵引后的姿态反馈信号判断所述船模调整后的当前姿态是否达到所述预置的目标姿态；

若所述船模调整后的当前姿态达到所述预置的目标姿态，则所述主回路控制器结束对所述船模的姿态控制调整；

若所述船模调整后的当前姿态没有达到所述预置的目标姿态，所述主回路控制器根据预置的目标姿态角和所述船模由牵引绳牵引后的姿态反馈信号再次计算所述船模分别连接的各个牵引绳的绳长调整量，并将计算出的每个牵引绳的绳长调整量再次发送给副回路控制器。

3.根据权利要求2所述的一种柔性六自由度绳牵引的船模水池试验控制方法，其特征在于，所述副回路控制器根据所述船模的初始姿态信号和预置的目标姿态角计算所述船模在各个时刻的姿态角，包括：

通过如下公式计算所述船模在各个时刻的姿态角：

其中，所述船模在各个时刻的姿态角包括：所述船模在各个时刻的俯仰角、横倾角和旋转角，所述a(t)表示所述船模在t时刻的俯仰角，所述b(t)表示所述船模在t时刻的横倾角，所述c(t)表示所述船模在t时刻的旋转角，

所述船模的初始姿态角包括：所述船模的初始俯仰角、初始横倾角和初始旋转角，所述a₀表示所述船模的初始俯仰角，所述b₀表示所述船模的初始横倾角，所述c₀表示所述船模的初始旋转角，

所述船模的目标姿态角包括：所述船模的目标俯仰角、目标横倾角和目标旋转角，所述a_d表示所述船模的目标俯仰角，所述b_d表示所述船模的目标横倾角，所述c_d表示所述船模的目标旋转角，

所述T为所述副回路控制器单独控制所述船模的总时间，t为0～T内的任意一时间点，t按照预置的步长从0增加到T。