[发明专利]一种基于领航者和虚拟领航者的多AUV直线编队控制方法

权利要求书

1.一种基于领航者和虚拟领航者相结合的多AUV直线编队控制方法，具体包括如下步骤：

(1)根据使命任务，实现多AUV的路径规划，获得领航者需跟随的路径；

(2)建立参考坐标系：以步骤(1)中获取的路径的起点为路径坐标系的原点，记为0；以路径所在的直线为坐标轴的纵轴，记为X轴；垂直于路径且经过路径起点的直线为坐标轴的横轴，记为Y轴；AUV重心为G，速度向量为U_G，在固定坐标系下X轴和Y轴上投影为AUV受到的外力F在固定坐标系下X轴和Y轴上的投影为F_X,F_Y；受到的外力矩为T；运动坐标系的原点取在AUV重心G处；纵轴取在AUV纵中剖面内，指向船首，记为x轴；横轴与AUV纵中剖面垂直，指向右舷，记为y轴。速度向量为U_G，在固定坐标系下x轴和y轴上投影为u,v；AUV受到的外力F在固定坐标系下x轴和y轴上的投影为F_x,F_y；受到的外力矩为T；因外力矩而获得的角速度为r；

(3)建立如下AUV动力学模型：

在固定坐标系中，AUV的动力学模型为：

式中：φ为AUV速度与固定坐标系的夹角；ψ为X轴与运动坐标系的夹角，V_t为AUV的合速度，且假设u_G恒不为0，定义β为侧滑角，β＝φ-ψ＝tan^-1(v/u)；

在运动坐标系中，水体为理想流体时，AUV动力学模型为：

式中：mur,-mvr为AUV转动时的离心惯性力；N为绕水平面旋转的力矩；F_T为AUV纵向受到水平推力，Γ为垂直水平面方向转艏力矩，F_w为水平面对AUV的阻力，N为垂直水平面方向的力矩，F_w在x轴和y轴上的分力为F_xw,F_yw；m_u；m_vr；m_v；m_ur分别为实际运动中的质量；

(4)构建固定坐标系下的跟随者AUV的误差模型；

(5)设计AUV运动控制器。