[发明专利]设置水下机器人的控制器参数的方法、装置和电子设备

说明书

本申请提出一种设置水下机器人控制参数的方法、装置和电子设备，包括设置控制器需要调整的运行目标数据；获取所述水下机器人在根据所述运行目标数据运动过程中的运行数据；在客户端设备显示的坐标系中绘制所述运行数据和所述运行目标数据；比较所述运行数据和所述运行目标数据；根据比较结果，给出所述控制器参数的调整建议；将所述调整建议发送给所述客户端设备。根据本申请的一些实施例，通过在客户端设备上直观地展示水下机器人的运动过程，进而能够辅助用户准确定位控制器参数的调整方向，从而能够减少了控制器参数的调整次数，降低了控制器参数的调试时间，提高了工作效率，节约工时和调试成本。

技术领域

本申请涉及水下机器人运动控制领域，具体而言，涉及一种用于设置水下机器人控制参数的方法、装置和电子设备。

背景技术

水下机器人的运动控制是其完成指定任务的前提和保障，是水下机器人关键技术之一。随着水下机器人应用范围的扩大，对其自主性，运动控制的精度和稳定性的要求都随之增加，如何提高其运动控制性能就成了研究的一个重要课题。

随着机器人相关科学技术的演进，控制算法也逐渐变得丰富起来但是，在众多优秀的控制算法中，最为活跃的当属PID(Proportional-Integral-Differential，简称比例-积分-微分)控制，许多先进的控制策略也都是基于PID控制算法的基础上发展出来的。

PID是运动控制方法，其参数是运动控制软件的重要参数。一般意义上，PID控制器是线性控制器。所谓PID控制即是将经过反馈后得到的误差信号分别进行比例、积分和微分运算后再叠加得到控制器输出信号。在实际工作过程中，系统给出给定值，也可称为期望值。测量环节测量出的实际输出值反馈给系统，且将与期望值产生偏差。而PID控制器的作用就是纠正该偏差。

水下机器人形态设计的自由度较大，有各种形态，难以从外部条件探讨其运动控制的规律性，并不能通过设计确定其运动性能，所以每一款水下机器人的PID参数都需要单独调节。可能根据使用场景的变化，例如水流速，盐度不通的水下环境，其PID参数在使用场景发生变化后依然需要调整。

目前，PID参数可以依靠数字模型通过解析的方法进行设计，通过设计模型，将水下机器人依照外观看作基础立体形态，例如立方体，或是类似潜艇的规则形体。

本申请的发明人发现，如果将水下机器人的实际外观模拟成基础立体形态来计算迎水面，会有很大的误差。如图6所示的水下机器人，前进时上半部分是长方形迎水面，下半部推进器部分是不规则结构，很难估算水流在推进器部分产生多大的迎水面。并且，迎水面也可能产生于水下机器人的内部各位置，加大了模型复杂度，进而使仿真数据和实际效果产生较大差距。因此，依照水动力模型和推进器推力计算出的PID参数，与实际使用情况相差较大，精度较低，只能确定PID参数的大概范围。而且在PID参数的调整过程中，主要通过实际驾驶观察水下机器人的运动状态来判断PID参数的准确性，能不能达到期望值也大部分靠人来观察。

发明内容

根据本申请的一方面，提出一种设置水下机器人的控制器参数的方法，包括设置控制器需要调整的运行目标数据；获取所述水下机器人在根据所述运行目标数据运动过程中的运行数据；在客户端设备显示的坐标系中绘制所述运行数据和所述运行目标数据；比较所述运行数据和所述运行目标数据；根据比较结果，给出所述控制器参数的调整建议；将所述调整建议发送给所述客户端设备。

根据一些实施例，所述目标数据包括深度、航向、角速度、前后左右运动速度、横滚俯仰角度、横滚俯仰角速度。

根据一些实施例，所述获取所述水下机器人在根据所述运行目标数据运动过程中的运行数据包括采集所述水下机器人在根据所述运行目标数据运动过程中的所述运行数据；或从数据库中读取存储的所述水下机器人的所述运行数据。

根据一些实施例，所述从数据库中读取存储的所述水下机器人的所述运行数据包括设置需要读取的数据时间段，根据所述运行目标数据，从数据库中读取存储的所述水下机器人的所述运行数据。