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纵平面跟踪无人水下航行器的模糊事件触发滑模控制方法 

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申请/专利权人:哈尔滨工程大学;青岛哈尔滨工程大学创新发展中心

摘要:纵平面跟踪无人水下航行器的模糊事件触发滑模控制方法,属于无人水下航行器控制工程领域。本发明解决了现有无人水下航行器深度跟踪控制方法能耗高,且存在对执行器磨损大的问题。本发明通过设定积分滑模面和时变阈值的事件触发机制来设计事件触发时刻对积分滑模控制器进行触发来实现对水下航行器系统状态进行控制,实现积分滑模控制器的间歇式更新方式,在此过程中还通过积分滑模面,求得等效滑模控制律,再根据等效滑模控制律,构建积分滑模控制器。本发明可以有效降低UUV控制能耗,并减轻控制过程中的执行器磨损。本发明主要用于对无人水下航行器深度方向上的航迹进行间歇式控制。

主权项:1.纵平面跟踪无人水下航行器的模糊事件触发滑模控制方法,该方法用于对无人水下航行器在纵平面内的轨迹进行跟踪控制,其特征在于,该方法包括如下过程:S1、对无人水下航行器系统非线性模型进行解耦后,通过T-S模糊算法对解耦后的无人水下航行器系统非线性模型进行模糊处理,获得模糊后的系统模型t为时间;S2、对模糊后的系统模型进行求解,获得系统状态xt;通过系统状态xt设置积分滑模面St,再根据积分滑模面St,求得等效滑模控制律;其中,为xt的一阶导;S3、根据积分滑模面St与系统状态xt,设置积分滑模控制器的事件触发机制的触发时刻;S4、根据等效滑模控制律,构建积分滑模控制器;S5、当满足事件触发机制的触发时刻时,触发积分滑模控制器对无人水下航行器在纵平面内进行驱动控制,使系统状态xt保持在预设滑模频带处,从而完成对水下航行器轨迹的跟踪控制;步骤S1中,模糊后的系统模型的表达式为: 其中,对于任意t∈[0,∞和giθt≥0,当i=1,2时,t为时间;i为整数;θt为无人水下航行器的纵倾角角度;hiθt为θt的归一化隶属函数;giθt为θt的隶属度;xt-τt为具有时滞τt的系统状态;τt为随时间t变化的时滞;δst为积分滑模控制器的函数;ft为海流干扰;Aai为系统矩阵,Adi为系统延迟矩阵,B为输入矩阵;步骤S2中,积分滑模面St的实现方式为: 其中,G为第一给定1×3维矩阵,GB≠0;s为第一积分项自变量;xs为第一积分项自变量s所对应的系统状态;θs为第一积分项自变量s的纵倾角角度;hiθs为θs的归一化隶属函数;K为积分滑模控制器增益,为实数集合;ω为第二积分项自变量;xω-τω为具有时滞τω的系统状态;θω为第二积分项自变量ω的纵倾角角度;hiθω为θω的归一化隶属函数;τω为随ω变化的时滞;x0为系统初始状态,且x0=0。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 哈尔滨工程大学 青岛哈尔滨工程大学创新发展中心 纵平面跟踪无人水下航行器的模糊事件触发滑模控制方法

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