[发明专利]一种基于惩罚式小波网络的无人潜航器位姿控制方法

摘要

本发明提供一种基于惩罚式小波网络的无人潜航器位姿控制装置及方法，通过集成惩罚式小波网络控制参数整定系统生成新的控制器参数，并通过控制器得到控制信息，将其送入动力推进系统进行指令分配，产生纵向推力、横向推力以及力矩，实现UUV的位姿控制。本发明首次采用野值剔除与卡尔曼滤波平滑相结合的方式实现传感器量测量的优化，并且首次提出在控制器的前端加入了集成惩罚式小波网络的控制参数整定系统，结合了小波分析和神经网络的优点，而且引入惩罚项优化网络泛化能力，解决小波网络泛化性能不强的问题，从而能够自适应生成合理的控制器参数，实现无人潜航器的位姿控制。本发明对今后无人潜航器水下作业、运动控制等领域的发展有着积极意义。

主权项

一种基于惩罚式小波网络的无人潜航器位姿控制装置，其特征在于：由信息采集单元、数据处理单元、海图信息系统、控制参数整定系统、控制器以及动力推进系统组成，信息采集单元包括位置参考系统和艏向传感器，用于采集位置与航向信息并转化为北东坐标系信息与艏向角信息；数据处理单元包括野值消除系统和无迹卡尔曼滤波器，用于剔除传感器采集过程中的不确定干扰并进行滤波平滑；海图信息系统接收数据处理单元输出的北东坐标系信息与航向信息，并解算生成期望位置与航向信息；控制参数整定系统内部采用惩罚式小波网络方法，基于控制误差信息训练和更新网络权值，进而生成一组新的控制器参数；控制器由PID控制器组成，并接收控制参数整定系统的输出参数，生成在线控制量并计算出保持UUV位置所需的作用力；动力推进系统接收控制器传来的指令并分配给各推进器，从而产生抵抗干扰力和力矩的纵向，实现UUV的位姿控制。