[发明专利]一种基于横滚机构的仿蝠鲼航行器滑翔航向控制的方法

权利要求书

1.一种基于横滚机构的仿蝠鲼航行器滑翔航向控制的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、通过姿态传感器获得仿蝠鲼航行器当前的航向角角度计算当前航向角和设定航向角的航向角偏差e：

当前航向角和目标航向角的偏差变化率ec：

其中：ec(t)为当前时刻的当前航向角和目标航向角的偏差变化率；e(t)为当前时刻的航向角偏差；e(t-1)为上一时刻的航向角偏差；Δt为上一时刻到当前时刻的时间差；

步骤2、将输入量模糊化：将航向偏差e和航向偏差率ec根据隶属度函数映射到相应的模糊子集中，以实现对输入参数的模糊化处理；其中模糊子集为{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，子集中的元素分别代表负大，负中，负小，零，正小，正中，正大；

步骤3：将模糊化处理后航向偏差e和航向偏差率ec分别对应到下表模糊规则库的纵坐标轴和横坐标轴上，查表得出Δk_p和Δk_d的模糊值；

步骤4：对模糊值进行解模糊化得到Δk_p和Δk_d的值，利用Δk_p和Δk_d对控制器参数k_p和k_d进行调整：

其中，k_p为经模糊算法调整后的比例系数；k_d为经模糊算法调整后的微分系数；Δk_p为利用模糊算法得到的比例系数改变量；Δk_d为利用模糊算法得到的比例微分系数该变量；k_p0为调整前的比例系数；k_d0为调整前的微分系数；

步骤5：以离散后的PD控制算法计算出控制器的输出u(k)：

其中，u(k)为当前时刻控制器的控制输出；e(k)为当前控制周期的航向偏差；e(k-1)为上一控制周期的航向偏差；T为离散的时间间隔；

步骤6：对控制器的输出量进行函数处理，得出横滚机构的横滚角度θ(k)：

θ(k)＝a·sin(u(k))+b

其中，θ(k)为横滚机构需要执行的横滚角度；a为比例系数；b为横滚零位，即使航行器保持水平时横滚机构的横滚角度；u(k)为PD控制器的输出量；

步骤7：将横滚机构的横滚角度θ(k)送到横滚机构，使横滚机构按照得到的角度值执行相应的横滚动作，通过调节仿蝠鲼航行器横滚机构横滚角度，以达到调整仿蝠鲼航行器的滑翔航向的目的。