[发明专利]一种水下机器人翻滚角控制方法

权利要求书

1.一种水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)输入预处理过程；

(2)模糊逻辑控制器处理过程；

(3)PID控制器处理过程，输出给执行机构。

2.如权利要求1所述的水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，步骤(1)中，输入预处理过程具体为：

(11)对姿态传感器采集到的数据进行卡尔曼滤波；

(12)设置定时器定时计算误差e与误差变化ec。

3.如权利要求1所述的水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，步骤(2)中，模糊逻辑控制器处理过程具体包括如下步骤：

(21)根据实际情况设置输入隶属度函数对输入参数模糊化；

(22)根据优化的模糊规则进行模糊推理；

(23)使用Ziegler-Nichols算法根据实际情况整定输出隶属度函数；

(24)根据步骤(23)中的输出隶属度函数使用重心法进行去模糊化。

4.如权利要求3所述的水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，步骤(23)中，使用Ziegler-Nichols算法根据实际情况整定输出隶属度函数具体为：建立水下机器人横滚角运动学简单模型，此模型的传递函数如下：

使用Ziegler-Nichols法进行参数整定，使用只有比例控制的闭环系统进行频域响应整定，频域响应整定经验公式如下：

当Km约为15左右时，曲线震荡最为频繁，由Ziegler-Nichols经验公式得到的三个参数为K_P＝9，K_I＝0.88，K_D＝2.25。

5.如权利要求3所述的水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，步骤(24)中，采用的去模糊方法为重心法，其表达式为：

式中：z₀为模糊控制器输出量去模糊后的精确值；z_i为模糊控制量论域内的值；μ_r(z为z_i的隶属度值。

6.如权利要求1所述的水下机器人翻滚角控制方法，其特征在于，步骤(3)中，PID控制器处理具体为：根据步骤(2)中模糊逻辑控制器输出的PID三个系数、历史误差累积、误差变化和采样时间进行离散型PID运算，得到的输出量经过死区处理后输出给电机控制器；离散型PID的表达式为：

式中：u(k)为PID控制器第k次计算输出量；K_P为比例系数；T_I为积分系数；T_D为微分系数；T为采样周期e(k)为第k次系统偏差值。