[发明专利]一种水下航行器及其脉冲输出控制方法

权利要求书

1.一种水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)建立航行器的模型，再建立航行器中各推进器的模型；获取航行器的目标控制量，所述目标控制量包括：航向、速度和深度中至少一种；

2)计算目标控制量与当前控制量的偏差，当目标控制量为航向时，利用当前航向与目标航向的偏差确定航向推进器的转速，根据确定出的转速控制航向推进器，以使当前航向与目标航向的偏差小于对应的设定阈值；当目标控制量为速度时，利用当前深度与目标深度的偏差确定深度推进器的转速，根据确定出的转速控制深度推进器，以使当前深度与目标深度的偏差小于对应的设定阈值；利用当前速度与目标速度的偏差确定速度推进器的转速，根据确定出的转速控制速度推进器，以使当前速度与目标速度的偏差小于对应的设定阈值；

3)根据偏差所处的数值范围，选择对应的占空比，偏差所处的数值范围越大，对应的占空比越大，按照所述占空比输出脉冲信号给对应的推进器，根据所述脉冲信号输出对应转速。

2.根据权利要求1所述的水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，当输出的对应转速为大地坐标下的转速时，将大地坐标系下的转速转换到航行器坐标系下的转速。

3.根据权利要求1所述的水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，通过S面控制算法确定对应推进器的转速。

4.根据权利要求3所述的水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，通过如下公式计算对应推进器的转速：

其中，k₁、k₂为控制参数，e(t)为目标控制量与当前控制量的偏差，为目标控制量与当前控制量的偏差变化率，Δf为环境干扰调整项，f为对应推进器的转速。

5.根据权利要求1所述的水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，通过如下公式计算脉冲信号输出的转速：

其中，λ为脉冲输出的占空比，p表示脉冲总宽度，T表示算法调试周期，f为对应推进器的转速，F_总为脉冲信号输出的转速。

6.根据权利要求1所述的水下航行器脉冲输出控制方法，其特征在于，所述数值范围分为两个以上的数值区间，每个数值区间对应一个占空比。

7.一种水下航行器，其特征在于，包括控制器，所述控制器执行如下步骤以实现水下航行器脉冲输出控制方法：

A建立航行器的模型，再建立航行器中各推进器的模型；获取航行器的目标控制量，所述目标控制量包括：航向、速度和深度中至少一种；

B计算目标控制量与当前控制量的偏差，当目标控制量为航向时，利用当前航向与目标航向的偏差确定航向推进器的转速，根据确定出的转速控制航向推进器，以使当前航向与目标航向的偏差小于对应的设定阈值；当目标控制量为速度时，利用当前深度与目标深度的偏差确定深度推进器的转速，根据确定出的转速控制深度推进器，以使当前深度与目标深度的偏差小于对应的设定阈值；利用当前速度与目标速度的偏差确定速度推进器的转速，根据确定出的转速控制速度推进器，以使当前速度与目标速度的偏差小于对应的设定阈值；

C根据偏差所处的数值范围，选择对应的占空比，偏差所处的数值范围越大，对应的占空比越大，按照所述占空比输出脉冲信号给对应的推进器，根据所述脉冲信号输出对应转速。

8.根据权利要求7所述的水下航行器，其特征在于，当输出的对应转速为大地坐标下的转速时，将大地坐标系下的转速转换到航行器坐标系下的转速。

9.根据权利要求7所述的水下航行器，其特征在于，采用S面控制算法，通过如下公式计算对应推进器的转速：

其中，k₁、k₂为控制参数，e(t)为目标控制量与当前控制量的偏差，为目标控制量与当前控制量的偏差变化率，Δf为环境干扰调整项，f为对应推进器的转速。

10.根据权利要求7所述的水下航行器，其特征在于，通过如下公式计算脉冲信号输出的转速：

其中，λ为脉冲输出的占空比，p表示脉冲总宽度，T表示算法调试周期，f为对应推进器的转速，F_总为脉冲信号输出的转速。