【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水下机器人运动控制，具体地说是涉及一种水下机器人抗扰控制方法。
技术介绍
1、海洋面积广阔无垠，蕴藏着丰富的生物资源、油气资源和矿产资源等，水下机器人是海洋勘测和资源开发不可缺少的重要技术装备，而水下机器人正常作业的关键技术之一是机器人的深度控制。深度控制是水下机器人自主作业的基础核心，也是决定水下机器人工作状态是否稳定与可靠的关键。由于水下机器人工作环境具有未知性，其运动具有强非线性、耦合性和时变性等特点，无法获取水下机器人准确的数学模型，目前的深度控制算法还无法实现水下机器人的快速精准的运动控制，所以水下机器人高精度抗扰深度控制一直是一项待解决的难点问题。
2、针对水下机器人运动控制问题，国内外众多学者开展了较多研究，提出了较多的运动控制方法。目前，比例-积分-微分（proportional-integral-derivative，pid）算法由于简单便于实现的特点被普遍使用。自抗扰控制器是在pid控制器的基础上发展而来，由于自抗扰控制算法不依赖精确模型，并对外部扰动有着较高适应性，该算法受到了研究人员和工程师的广泛关注。目前已有学者将自抗扰技术应用到了水下机器人的控制器中，如采用双闭环自抗扰控制器实现水下机器人姿态控制，采用自抗扰控制器进行水下机器人定深控制。
3、但是，目前将自抗扰技术应用到水下机器人控制中的策略，没有解决自抗扰控制器参数调节困难的问题，在实际应用过程中，只能根据前人的经验采用试错法对参数进行调节，耗费大量的时间精力，粗略得到符合要求的参数。
<
1、本专利技术的目的在于提供一种水下机器人抗扰控制方法，实现控制器参数自动整定，以提高水下机器人的抗扰能力与控制精度。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术解决方案如下：
3、一种水下机器人抗扰控制方法，所述方法包括如下步骤：
4、步骤1、建立水下机器人的运动学与动力学模型；
5、步骤2、构建自抗扰控制器；
6、步骤3、建立评价函数；
7、步骤4、改进星雀优化算法进行参数整定与优化。
8、进一步地，所述步骤1的具体过程如下：
9、步骤11、建立水下机器人自身坐标系与惯性坐标系；
10、步骤12、建立水下机器人六自由度非线性运动学模型：
11、；式（1）
12、其中，表示水下机器人在惯性坐标系中的位置和姿态矢量，v表示水下机器人自身坐标系中的线速度和角速度矢量；
13、；式（2）
14、步骤13、建立水下机器人动力学模型：
15、；式（3）
16、其中，m为包含附加质量的惯性矩阵；为v的一阶导，即水下机器人在该方向的运动速度；c(v)为科里奥利力矩阵和向心力；d(v)为流体阻力矩阵；为重力和浮力矩阵；为推力矩阵。
17、进一步地，所述步骤2的具体过程如下：
18、含扰动的二阶系统表示为：
19、；式（4）
20、其中，为水下机器人垂向位置，为水下机器人垂向速度，为水下机器人垂向加速度，o为系统控制量；ω 为扰动量；g 表示被控系统模型变量之间的耦合关系；b 为控制量增益， b 用 估计；
21、设为广义系统扰动，由式（4）可得：
22、；式（5）
23、总扰动f，设，用状态变量分别表示，如式（6）：
24、；式（6）
25、得到状态方程如下：
26、；式（7）
27、其中，d为状态变量的估计值；
28、矩阵<mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>f</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>=</mi></mstyle><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mo>[</mo><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mtable><mtr><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>1</mi></mstyle></mtd></mtr><mtr><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000"><mi>0</mi></mstyle></mtd><mtd><mstyle displaystyle="true" mathcolor="#000000">&本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种水下机器人抗扰控制方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种水下...
【专利技术属性】
技术研发人员：乜云利，王天泽，王胜利，张世昊，吴启超，黄一哲，王成刚，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。