欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種考慮執(zhí)行器死區(qū)的基于命令濾波多AUV系統(tǒng)分布式包含控制方法

文檔序號(hào):40652293發(fā)布日期:2025-01-10 18:59閱讀:6來源:國(guó)知局
一種考慮執(zhí)行器死區(qū)的基于命令濾波多AUV系統(tǒng)分布式包含控制方法

本發(fā)明涉及船舶水下控制,具體為一種考慮執(zhí)行器死區(qū)的基于命令濾波多auv系統(tǒng)分布式包含控制方法。


背景技術(shù):

1、近年來,中國(guó)積極加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó),自主式水下航行器(autonomousunderwater?vehicle,auv)作為一種可以在水下自主運(yùn)行的機(jī)器人,具備一定的智能,具有活動(dòng)范圍大、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)和安全等諸多優(yōu)點(diǎn),在資源勘探和海底測(cè)量等方面發(fā)揮著日益重要的作用。面對(duì)難度日益增加的作業(yè)需求,單個(gè)auv的作業(yè)能力有限,而多auv系統(tǒng)具有良好的冗余性、高效性和魯棒性等優(yōu)點(diǎn),在大范圍、高時(shí)效的海洋探測(cè)活動(dòng)中有著更加廣闊應(yīng)用前景。針對(duì)分布式多auv系統(tǒng),包含控制能夠解放編隊(duì)系統(tǒng)對(duì)通訊設(shè)備的需求度,減輕系統(tǒng)通訊壓力。在包含控制中,只需多個(gè)領(lǐng)航者與水面母艦通訊,接受指令并規(guī)劃任務(wù)軌跡,而跟隨者則只與部分領(lǐng)航者和鄰居跟隨者進(jìn)行通訊。在這個(gè)過程中,所有跟隨者都會(huì)隨多個(gè)領(lǐng)航者形成的凸包一起行動(dòng),從而到達(dá)任務(wù)區(qū)域開始作業(yè)。

2、鑒于實(shí)際海洋環(huán)境的復(fù)雜多變特性,auv由于相對(duì)較小的質(zhì)量,其更容易受到未知海流擾動(dòng)的干擾。同時(shí),由于auv的動(dòng)力學(xué)模型本身具有顯著的非線性及不確定性特點(diǎn),這增加了設(shè)計(jì)auv系統(tǒng)軌跡跟蹤控制算法的復(fù)雜性和挑戰(zhàn)性。

3、auv作為機(jī)器人的一種,與其他種類的機(jī)器人一樣通常需要利用執(zhí)行器產(chǎn)生的動(dòng)力做各種運(yùn)動(dòng),故而執(zhí)行器是auv的控制回路中不可缺少的一環(huán)。執(zhí)行器死區(qū)是一種常見的非光滑且非線性的物理現(xiàn)象,通常是因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)制造工藝的限制而出現(xiàn)在機(jī)器人系統(tǒng)中。執(zhí)行器死區(qū)是指執(zhí)行機(jī)構(gòu)面對(duì)某一較小范圍的輸入信號(hào)不產(chǎn)生任何動(dòng)作或響應(yīng)的現(xiàn)象,只有在輸入信號(hào)超過特定閾值時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)才開始運(yùn)作。因此導(dǎo)致了auv系統(tǒng)的分布式包含控制在執(zhí)行器死區(qū)附近的控制難以實(shí)現(xiàn)。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中auv系統(tǒng)的分布式包含控制在執(zhí)行器死區(qū)附近的控制難以實(shí)現(xiàn)的問題,提出一種考慮執(zhí)行器死區(qū)的基于命令濾波多auv系統(tǒng)分布式包含控制方法。

2、本發(fā)明為了解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是:

3、一種考慮執(zhí)行器死區(qū)的基于命令濾波多auv系統(tǒng)分布式包含控制方法,包括以下步驟:

4、步驟一:分別構(gòu)建領(lǐng)航者auv和跟隨者auv的動(dòng)力學(xué)模型;

5、步驟二:利用領(lǐng)航者auv和跟隨者auv的動(dòng)力學(xué)模型設(shè)計(jì)干擾觀測(cè)器;

6、步驟三:構(gòu)建執(zhí)行器死區(qū)模型,并設(shè)計(jì)二階命令濾波器及虛擬控制律;

7、步驟四:利用執(zhí)行器死區(qū)模型、二階命令濾波器及虛擬控制律設(shè)計(jì)包含控制器,并利用包含控制器實(shí)現(xiàn)所有跟隨者auv被包含在由領(lǐng)導(dǎo)者auv在空間上圍成的凸包內(nèi);

8、所述包含控制器表示為:

9、

10、

11、

12、

13、其中,mi表示第i個(gè)跟隨跟隨者的輸出增益,ωi表示第i個(gè)跟隨跟隨者在輸出產(chǎn)生死區(qū)的分段函數(shù),表示第i個(gè)跟隨者auv的二階命令濾波器的輸出信號(hào),ξi表示第i個(gè)跟隨者auv的誤差,表示第i個(gè)跟隨者auv基于命令濾波的分布式包含控制器的輸出,作為第i個(gè)跟隨者auv考慮死區(qū)時(shí)的實(shí)際控制輸入,表示第i個(gè)跟隨者auv中間參考量,表示第i個(gè)跟隨者auv期望控制律,k2i表示第i個(gè)跟隨者auv常量矩陣,k1i表示第i個(gè)跟隨者auv中間矩陣,li表示第i個(gè)跟隨者auv中間矩陣,表示正的常量,ηi表示第i個(gè)跟隨者auv的位置和角度矢,表示ηi的一階導(dǎo)數(shù),b0i表示第i個(gè)跟隨者auv的推力分配矩陣,表示的一階導(dǎo)數(shù),εi表示第i個(gè)跟隨者auv包含誤差,gi表示第i個(gè)跟隨者auv的中間變量,表示觀測(cè)值,t表示時(shí)刻,mηi表示第i個(gè)auv的質(zhì)量和慣性矩矩陣,cηi表示第i個(gè)auv的科氏力矩陣,dηi表示第i個(gè)auv流體阻尼力矩陣,i∈f,f表示跟隨者集合。

14、進(jìn)一步的,所述領(lǐng)航者auv的動(dòng)力學(xué)模型表示為:

15、

16、其中,ηl表示在慣性坐標(biāo)系下第l個(gè)領(lǐng)航者auv的六自由度位置與姿態(tài)矢量,表示ηl的一階導(dǎo)數(shù),表示ηl的二階導(dǎo)數(shù),mηl表示第l個(gè)auv的質(zhì)量和慣性矩矩陣,cηl表示第l個(gè)auv的科氏力(矩)矩陣,dηl表示第l個(gè)auv流體阻尼力矩陣,b0l表示第l個(gè)領(lǐng)航者auv的推力分配矩陣,ul表示第l個(gè)領(lǐng)航者auv的推進(jìn)器的控制量,gηl表示第l個(gè)領(lǐng)航者auv的重力和浮力產(chǎn)生的力和力矩向量。

17、進(jìn)一步的,所述跟隨者auv的動(dòng)力學(xué)模表示為:

18、

19、

20、其中,ηl表示領(lǐng)航者auv的位置和角度矢量,wi表示總的不確定性,ui表示第i個(gè)跟隨者auv的推進(jìn)器的控制量,jl表示第l個(gè)領(lǐng)航者auv的慣性坐標(biāo)系與運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換矩陣,vl表示第l個(gè)領(lǐng)航者auv的縱向速度。

21、進(jìn)一步的,所述總的不確定性wi表示為:

22、

23、其中,di表示海流擾動(dòng)造成的影響,δ表示不確定值。

24、進(jìn)一步的,所述干擾觀測(cè)器表示為:

25、

26、其中,表示觀測(cè)值,σi和δi表示第i個(gè)跟隨者auv不確定性的中間變量,li表示第i個(gè)跟隨者auv不確定性的常量矩陣,表示ηi的二階導(dǎo)數(shù),表示δi的一階導(dǎo)數(shù)。

27、進(jìn)一步的,所述表示為:

28、

29、進(jìn)一步的,所述執(zhí)行器死區(qū)模型表示為:

30、

31、mi=diag(mi1,mi2,…,mij),j∈q,

32、

33、ωi=[ωi1,ωi2,…,ωij]t,j∈q,

34、

35、其中,q表示非空集合{1,2,3,4,5,6},表示設(shè)計(jì)中間參考量,mij表示第i個(gè)跟隨者auv的第j個(gè)自由度上的增益,mil和mir分別表示第i個(gè)跟隨者auv執(zhí)行器死區(qū)左增益、右增益,ωl表示第l個(gè)跟隨者auv產(chǎn)生死區(qū)的分段函數(shù)矩陣,ωlj表示第l個(gè)跟隨者auv的第j個(gè)自由度上產(chǎn)生死區(qū)的分段函數(shù),diag表示對(duì)角矩陣;pil和pir分別表示第i個(gè)跟隨者auv執(zhí)行器死區(qū)的左斷點(diǎn)、右斷點(diǎn)。

36、進(jìn)一步的,所述二階命令濾波器表示為:

37、

38、其中,表示二階命令濾波器輸入信號(hào),αi和表示中間變量,表示的一階導(dǎo)數(shù),p表示命令濾波器的阻尼比,q表示命令濾波器的帶寬;

39、對(duì)于任意的t≥0,如果以下條件滿足時(shí),對(duì)于任意正的常量γ>0,存在0<p≤1和q>0使得成立,且|αi(t)|、和均有界;

40、

41、定義命令濾波器輸出信號(hào)為:

42、

43、其中,表示的一階導(dǎo)數(shù),表示的二階導(dǎo)數(shù),w1、w2表示正常數(shù),表示的一階導(dǎo)數(shù)。

44、進(jìn)一步的,所述虛擬控制律表示為:

45、

46、其中,ηri表示第i個(gè)跟隨者auv相關(guān)鄰居的參考信息,表示ηri的一階導(dǎo)數(shù)。

47、進(jìn)一步的,所述利用執(zhí)行器死區(qū)模型、二階命令濾波器及虛擬控制律設(shè)計(jì)包含控制器的具體步驟為:

48、首先,針對(duì)系統(tǒng)存在的一般不確定性wi(t),設(shè)計(jì)如下干擾觀測(cè)器對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì):

49、

50、定義跟隨者auv如下形式的包含誤差:

51、εi(t)=ηi(t)-ηri(t)

52、

53、其中,aij和bil表示通訊權(quán)重;

54、設(shè)計(jì)虛擬控制律:

55、

56、采用二階命令濾波器,定義濾波誤差為:

57、

58、定義誤差:

59、

60、設(shè)計(jì)如下分布式包含控制器:

61、

62、

63、

64、本發(fā)明的有益效果是:

65、本技術(shù)設(shè)計(jì)控制器使多auv系統(tǒng)在存在海流擾動(dòng)、模型不確定性與執(zhí)行器死區(qū)的情況下,所有跟隨者auv都能收斂到領(lǐng)航者auv組成的凸包中,與領(lǐng)航者auv協(xié)同作業(yè),完成多auv系統(tǒng)的分布式包含控制。本技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)中auv系統(tǒng)的分布式包含控制在執(zhí)行器死區(qū)附近的控制難以實(shí)現(xiàn)的問題。

當(dāng)前第1頁1 2 
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
原阳县| 阳城县| 铁岭市| 宜丰县| 禹州市| 区。| 荔波县| 营口市| 普陀区| 平湖市| 巫山县| 合水县| 江油市| 竹北市| 中方县| 抚松县| 郓城县| 始兴县| 太和县| 迁西县| 错那县| 墨竹工卡县| 建始县| 汉沽区| 奎屯市| 象山县| 鞍山市| 青龙| 于都县| 友谊县| 昆山市| 古蔺县| 武平县| 疏勒县| 永泰县| 武隆县| 泰州市| 中卫市| 康平县| 安庆市| 天等县|