[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

说明书

本发明涉及一种基于横滚机构的仿蝠鲼航行器滑翔航向控制的方法，利用姿态传感器获得仿蝠鲼航行器当前的航向角角度和期望航向角的航向偏差和偏差变化率；通过控制器控制横滚机构转动的角度，使仿蝠鲼航行器在滑翔运动中做出横滚动作，进而使仿蝠鲼航行器的航向角度发生改变。通过不断调节使仿蝠鲼航行器的实际航向角和设定航向角的角度偏差为0。本发明利用样机进行实验，得出横滚机构对航向控制的变化曲线。验证了在真实工作环境中本发明所提供方法的可行性和可靠性。

技术领域

本发明属于仿蝠鲼航行器航向控制的方法，涉及一种基于横滚机构的仿蝠鲼航行器滑翔航向控制的方法。

背景技术

仿蝠鲼航行器是以海洋中的真实生物蝠鲼为仿生原型进行研制的，采用MPF(中央鳍/对鳍模式)模式进行推进，是一种新型的水下航行器。相较于传统的采用螺旋桨推进的航行器，该种航行器能耗更低，运动噪声更小，机动性更高。能够更好的完成复杂多样的工作任务。

仿蝠鲼航行器进行水下滑翔任务的时候，一般是由上位机设定好滑翔的目标航向发送给下位机，由下位机控制航行器按照设定好的航向行进。但由于水下环境的复杂性，海洋中还存在很多诸如波浪、旋涡等不确定因素，容易使得航行器实际航向与设定航向发生偏差，造成航行器不能按照设定航向行进。

目前，为了解决水下航行器在水中运动偏航的问题，传统的采用螺旋桨推进的航行器一般是通过改变舵角来实现航向控制。但由于仿蝠鲼航行器与传统的航行器在驱动模式上存在很大的差别，不能采用和其一样的控制航向的方法，需要设计一种新的航向控制的方法。而在公开的文献中，还未有用本发明提出的方法来实现仿蝠鲼航行器滑翔航行控制的例子。

发明专利CN108829102A中提供一种自适应艏向信息融合的波浪滑翔器航向控制方法，该方法是通过对潜体的艏向控制间接实现波浪滑翔器系统整体航向的控制。该方法的操作复杂，在具体实现时需要获得浮体艏向角和潜体艏向角，最后操作舵机驱动舵板转动，进而实现航向控制；并且由于仿蝠鲼航行器外形和结构的特殊性，在保证性能的同时还要保证仿生外形，还鉴于波浪滑行器和仿蝠鲼航行器结构的差异，该种控制航向的方式并不适用于仿蝠鲼航行器。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于横滚机构的仿蝠鲼航行器滑翔航向控制的方法。

技术方案

实现本发明主要通过如下步骤实现：

1.利用姿态传感器获得仿蝠鲼航行器当前的航向角角度。

2.计算当前航向角和期望航向角的航向偏差和偏差变化率。

3.通过控制器控制横滚机构转动的角度，使仿蝠鲼航行器在滑翔运动中做出横滚动作，进而使仿蝠鲼航行器的航向角度发生改变。通过不断调节使仿蝠鲼航行器的实际航向角和设定航向角的角度偏差为0。

本发明通过调节横滚机构来实现仿蝠鲼航行器航向控制的原理是：