[发明专利]欠驱动水下航行器及其镇定方法与装置

说明书

本申请涉及一种欠驱动水下航行器及其镇定方法与装置，所述方法包括：获取航行器的第一目标航行数据，所述第一目标航行数据包括理想位置坐标和理想航向角；根据所述第一目标航行数据，确定所述航行器在下一时刻的目标控制数据，所述目标控制数据包括目标控制推力和目标控制力矩；根据所述目标控制数据和所述航行器在当前时刻的第一控制数据，确定满足更新条件，并对所述第一控制数据进行更新，所述第一控制数据包括第一控制推力和第一控制力矩。该方法实现了对欠驱动水下航行器的镇定。

技术领域

本申请涉及控制技术领域，具体涉及一种欠驱动水下航行器及其镇定方法与装置。

背景技术

欠驱动水下航行器，由于不存在侧向控制力，系统具有欠驱动特性，导致航行器实现镇定时必须满足Brockett条件，即必须设计时变或者非光滑的控制律才能使欠驱动水下航行器镇定。在对水下航行器镇定的过程中，对机动性要求不高，但对控制精度以及节约资源方面要求较高。而目前，传统的连续状态反馈无法实现镇定控制目标。

发明内容

本申请的目的是提供一种欠驱动水下航行器及其镇定方法与装置，解决了目前无法实现镇定控制目标的问题。

为实现上述目的，本申请第一方面提供了一种欠驱动水下航行器的镇定方法，所述方法包括：

获取航行器的第一目标航行数据，所述第一目标航行数据包括理想位置坐标和理想航向角；

根据所述第一目标航行数据，确定所述航行器在下一时刻的目标控制数据，所述目标控制数据包括目标控制推力和目标控制力矩；

根据所述目标控制数据和所述航行器在当前时刻的第一控制数据，确定满足更新条件，并对所述第一控制数据进行更新，所述第一控制数据包括第一控制推力和第一控制力矩。

可选地或优选地，所述根据所述第一目标航行数据，确定所述航行器在下一时刻的目标控制数据，包括：

根据所述第一目标航行数据，确定所述航行器在当前时刻的航行误差数据，所述航行误差数据包括：位置误差和航向误差；

根据所述航行误差数据，确定所述航行器在下一时刻的第二目标航行数据，所述第二目标航行数据包括理想线速度和理想角速度；

根据所述第二目标航行数据，确定所述目标控制数据。

可选地或优选地，所述根据所述航行误差数据，确定所述航行器在下一时刻的第二目标航行数据的具体公式为：

式中，u_d为理想线速度，r_d为理想角速度，k₁、k₂、ξ、为常量和 /或变量，z₁指航行器在本体坐标系下的x轴坐标值，Φ(V₁)为关于V₁的光滑κ类饱和函数，h(t)为关于t的光滑函数，为h(t)的导数，t为当前时刻，v 为航行器在本体坐标系下的侧向线速度， r为偏航角速度，

可选地或优选地，ξ＝z₃+Φ(V₁)h(t)，其中，z₃指航行器在当前时刻的航向角的值，c为第一系统惯量与第二系统惯量之间的比值。

可选地或优选地，所述根据所述第二目标航行数据，确定所述目标控制数据的具体公式为：