[发明专利]一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统及其控制方法

说明书

本发明涉及登标作业艇运动控制领域，具体涉及一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统及其控制方法。由于浮标的速度和转向是我们无法控制的，为此我们通过浮标和登标作业艇之间的实时数据通信，设计登标作业艇和浮标的协同控制系统，以及登标作业艇控制器内的主动跟随控制方法，实现控制登标作业艇的速度和转向角对浮标的速度和转向角的跟随控制。本发明通过浮标和登标作业艇之间的实时数据通信，通过登标作业艇控制系统内的控制器及主动跟随控制方法，实现控制登标作业艇的速度和转向角对浮标的速度和转向角的主动跟随控制。确保登标作业中能够保持登标作业艇与浮标之间的距离和方位角度恒定，从而保证登标作业的安全。

技术领域

本发明涉及登标作业艇运动控制领域，具体涉及一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统及其控制方法。

背景技术

登标作业艇在跟随浮标作业过程中，要以预定的距离和预定的角度跟踪浮标，保持登标作业艇与浮标之间的距离和方位角度恒定，从而保证登标作业的安全。浮标由重物和锚链系留于水中，以海底锚定点为中心，浮标存在一个最大回旋半径。由于浮标回旋半径的存在和海浪、风的影响，使浮标的位置和转向角并不是一个定值，浮标的实时位置是位于最大回旋半径的圆内漂浮，因此登标作业艇靠近浮标的过程是一个登标作业艇动态跟踪浮标漂移轨迹的过程。

由于浮标的速度和转向是我们无法控制的，因此想要实现控制登标作业艇的速度和转向角对浮标的速度和转向角的跟随控制是极其困难。为此，本申请人公开了一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统及其控制方法已实现登标作业艇在靠近浮标过程中，动态位置保持和转角跟随。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案为：

本发明提供了一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统，其特征在于：包括登标作业艇A_j的控制系统和浮标A_i的控制系统，所述登标作业艇A_j的控制系统包括控制器、无刷推进器及驱动器、作业艇GPS定位设备、作业艇WiFi通信设备、超声波测距传感器、电子罗盘；所述浮标A_i的控制系统包括控制计算机、浮标GPS定位设备、浮标WiFi通信设备、电子罗盘。

一种登标作业艇跟随浮标运动的控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)在登标作业艇的控制器内建立登标作业艇和浮标之间相对速度和转向角的动态数学模型，将相对速度分别沿着连线l_ij(t)方向以及垂直连线l_ij(t)方向进行矢量分解，得到径向相对速度v_ij(t)和转动角速度ω_ij(t)，得到下列数学模型：

其中，

l_ij(t)为t时刻登标作业艇A_j的GPS定位设备的安装位置到浮标A_i的GPS

定位设备的安装位置的距离；

v_ij(t)表示t时刻登标作业艇和浮标之间的相对径向速度，

v_i(t)为t时刻浮标A_i的漂移速度；

v_j(t)为_t时刻登标作业艇A_j的速度；

为t时刻浮标A_i和登标作业艇A_j的相对转向角；

ω_i(t)为t时刻浮标A_i的运动角速度；