[发明专利]一种非鱼雷头型航行体自适应鲁棒控制方法

权利要求书

1.一种非鱼雷头型航行体自适应鲁棒控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.非鱼雷头型航行体的六自由度运动模型进行解耦得到非线性模型；

S2.根据所述非线性模型获取控制输入深度y_i，计算控制输入深度y_i与参考深度y_r之间的深度偏差y_error，根据深度偏差y_error计算俯仰角控制指令θ，用俯仰角控制指令θ来实时更新俯仰角参考指令θ_r；其中，俯仰角控制指令θ的计算方法为：

式中，为航行体的攻角估计值，λ_y为控制修正系数，Φ_y表示深度限幅范围，sat()为饱和限幅函数；

S3.根据更新后的俯仰角控制指令θ实时获取俯仰角综合跟踪误差s_θ：

式中，λ_θ＞0为俯仰角控制参数；

根据俯仰角综合跟踪误差s_θ获取航行体的控制输入水平舵角δ_e：

f＝[f₁ f₂ f₃ f₄]^T

式中，Y反映了航行体的姿态信息，f反映了航行体自身的流体运动特性，为估计值，ε_θ＞0为滑模控制切换项参数，k₁为俯仰角误差的系数；

S4.通过控制输入水平舵角δ_e对所述非鱼雷头型航行体的当前纵向平面运动进行实时控制，并实时获取下一个控制输入深度用于更新S2中的yi，直至所述非鱼雷头型航行体稳定在目标深度。

2.根据权利要求1所述的一种非鱼雷头型航行体自适应鲁棒控制方法，其特征在于，所述非线性模型为：

α＝-arctan(v_y/v_x)

式中，δ_e为航行体的水平舵角；θ为航行体的俯仰角；y为航行体的航行深度；v_x为航行体前向速度；v_y为垂向速度；m为航行体质量；ρ为海水密度；L为航行体长度；J_zz为航行体z轴方向的转动惯量；α为航行体攻角；x_c为质心与浮心位置的距离；y_c为质心下移量；ΔG为航行体的重力与浮力之差；λ₁₁、λ₂₂、λ₂₆、λ₆₆为附加质量；为升力系数；为俯仰力矩系数；C_xs为最大横截面积S为特征面积的阻力系数；T表示航行体推力。

3.根据权利要求1所述的一种非鱼雷头型航行体自适应鲁棒控制方法，其特征在于，S2中根据所述非线性模型获取控制输入深度y_i的具体方法为：

令α为真实攻角，将α当作小量处理，则：

式中，v_x为航行体前向速度；v_y为垂向速度。

4.根据权利要求1所述的一种非鱼雷头型航行体自适应鲁棒控制方法，其特征在于，构建深度控制Lyapunov函数：

将俯仰角指令代入所述定义深度控制Lyapunov函数的导数中，并使由Barbalat引理，即航行体的深度跟踪误差最终可以收敛；最终得到简化的控制率为：其中k_adp为攻角自适应参数。