[发明专利]一种面向欠驱动AUV的航行控制方法

权利要求书

1.一种面向欠驱动AUV的航行控制方法，其特征在于，包括：

水平面航行控制方法，通过AUV上的惯性测量单元分别获取AUV的航向角及航向角速度，用以控制AUV在水平面航行；

垂直面航行控制方法，通过AUV上深度计获取AUV的当前深度，通过AUV上的惯组单元获取AUV的当前纵顷角及纵顷角速度，用以控制AUV在垂直面航行；

所述垂直面航行控制方法为：

1)根据当前深度误差及深度变化率求出目标纵倾角：

2)根据当前纵倾角偏差和纵倾角速度求出目标水平舵角输出量：

rud_hor＝P_vp_i*d_pitch+D_vp_i*pitch_rate

其中，rud_hor表示水平舵角控制值，pitch_t表示目标纵倾角，pitch_thres表示当前深度与目标深度的偏差大于阈值时的目标纵倾角，depth_thres表示深度偏差的门限值，sign表示符号函数，其根据参数的正负返回±1，d_depth表示深度偏差，i_depth_i表示深度偏差积分，d_pitch表示纵倾角偏差，pitch_rate表示纵倾角速度，P_vd_i和I_vd_i分别表示深度偏差的比例系数和积分系数，P_vp_i和D_vp_i分别表示纵倾角偏差的比例系数和微分系数，各参数中的下标i表示不同航速下的对应量如2节、3节、4节航速。

2.根据权利要求1所述的一种面向欠驱动AUV的航行控制方法，其特征在于，所述水平面航行控制方法为：

rud_ver＝P_h_i*d_heading+D_h_i*heading_rate+I_h_i*i_heading_i

其中，rud_ver表示垂直舵角控制值，d_heading表示航向角偏差，heading_rate表示航向角速度，i_heading_i表示航向角偏差积分，P_h_i、D_h_i和I_h_i分别表示比例系数、微分系数和积分系数，各参数中的下标i表示不同航速下的对应量如2节、3节、4节航速。

3.根据权利要求2所述的一种面向欠驱动AUV的航行控制方法，其特征在于，在航向角偏差积分计算时，存在以下情况：

(1)当目标航向与当前航向的差值增大时，则进行积分；

(2)当航向角当前值与目标值间存在偏差且航向角当前值与目标值间的偏差变化率小于门限值时，则进行积分；

(3)当航向角当前值与目标值间的偏差处于除上述情况之外的状态，均不进行积分计算。

4.根据权利要求1所述的一种面向欠驱动AUV的航行控制方法，其特征在于，所述步骤2)包括：

a)获取当前AUV纵倾角偏差d_pitch及纵倾角变化速率pitch_rate并将其模糊化；

b)根据模糊规则表及Mamdani型推理规则进行模糊化推理得到模糊控制输出量；

c)利用重心法对模糊控制输出量进行清晰化处理得到水平舵角输出值。

5.根据权利要求4所述的一种面向欠驱动AUV的航行控制方法，其特征在于，所述模糊规则输出量为：根据输入d_pitch，pitch_rate和前述模糊规则表中所涉及的四条模糊规则，得到的对应于每一条规则的推理结果水平舵角值r₁₁、r₁₂、r₂₁和r₂₂，以及相应的4条模糊规则的强度ω₁₁、ω₁₂、ω₂₁、ω₂₂。