一種rov姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明具體涉及一種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速；在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速；根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速；根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速；計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，在無需調(diào)節(jié)配重塊的前提下能夠?qū)崿F(xiàn)ROV的多種姿態(tài)控制。
【專利說明】
一種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及無人遙控潛水器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]ROV(Remote Operated Vehicle，無人遙控潛水器)是用于水下觀察、檢查和施工的水下機器人。小型水下觀測型ROV體積小巧，操作方便，在水下檢測項目中發(fā)揮著重要作用。為取得好的檢測效果，ROV在檢測過程中，機身要處于水平姿態(tài)。但由于ROV體積小重量輕，其姿態(tài)對于重浮心的改變比較敏感，為使ROV在水中呈水平姿態(tài)，在生產(chǎn)制造過程中不但需要考慮各零部件重心的分布，甚至需要外加配重塊進(jìn)行調(diào)平。
[0003]現(xiàn)有的小型ROV在設(shè)計之初就會考慮到配平問題，但是隨外部搭載或水密度的改變，ROV需要增減配重塊，以達(dá)到水平懸浮狀態(tài)。傳統(tǒng)ROV依靠配重實現(xiàn)自身的姿態(tài)調(diào)整，其缺陷在于:但只能通過配重依靠自身重心、浮心相對位置產(chǎn)生的穩(wěn)定性進(jìn)行姿態(tài)調(diào)節(jié)，不能靈活地進(jìn)行多種姿態(tài)的切換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，在無需調(diào)節(jié)配重塊的前提下實現(xiàn)ROV的多種姿態(tài)控制。
[0005]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種ROV姿態(tài)控制方法，包括:
[0007]獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速(V_
hoveringl、V_hovering2......V_hoveringN)，其中，N為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)；
[0008]在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll彡O;
[0009]在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch彡O;
[0010]在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth多O;
[0011]根據(jù)如下公式(I)?(N)，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值；
[0012]V_out I=V_hoveringl-V_roll-V_pitch+V_depth(I)；
[0013]V_out 2 = V_hovering2-V_roll+V_pitch+V_depth(2)；
[0014]……
[0015]V_out N=V_hoveringN+V_ro11-V_pitch+V_depth(N)0
[0016]優(yōu)選地，所述橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll具體根據(jù)如下步驟得到:
[0017]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角與目標(biāo)橫滾角之間的誤差;
[0018]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_rol I。
[0019]優(yōu)選地，所述俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch具體根據(jù)如下步驟得到:
[0020]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角與目標(biāo)俯仰角之間的誤差;
[0021]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch。
[0022]優(yōu)選地，所述深度控制參數(shù)V_depth具體根據(jù)如下步驟得到:
[0023]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的深度值，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的深度值與目標(biāo)深度值之間的誤差;
[0024]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的深度控制參數(shù)V_depth。
[0025]優(yōu)選地，所述ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的垂直推進(jìn)器數(shù)量相等。
[0026]優(yōu)選地，所述ROV姿態(tài)控制方法，還包括:
[0027]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差；其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)；
[0028]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)；
[0029 ]根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。
[0030]優(yōu)選地，所述ROV水平推進(jìn)器組中的各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的水平推進(jìn)器數(shù)量相等。
[0031]優(yōu)選地，所述水平推進(jìn)器組中共有兩個水平推進(jìn)器，所述兩個水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的尾部兩側(cè)。
[0032]一種ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)，包括:
[0033]獲取單元，用于獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速(V_hoveringl、V_hovering2......V_hoveringN)，其中，N為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)；
[0034]橫滾姿態(tài)控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll彡O;
[0035]俯仰姿態(tài)控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch彡O;
[0036]深度控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth^O ；
[0037]姿態(tài)計算單元，用于根據(jù)如下公式(I)?(N)，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值；
[0038]V_out I=V_hoveringl-V_roll-V_pitch+V_depth(I)；
[0039]V_out 2 = V_hovering2-V_roll+V_pitch+V_depth(2)；
[0040]……
[0041]V_out N=V_hoveringN+V_ro11-V_pitch+V_depth(N)0
[0042]優(yōu)選地，所述ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)，還包括:
[0043]誤差計算單元，用于獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差；其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)；
[0044]參數(shù)計算單元，用于將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)；
[0045]水平姿態(tài)控制單元，用于根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。
[0046]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果:
[0047]本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，通過對稱設(shè)置在ROV本體兩側(cè)的ROV垂直推進(jìn)器組，實現(xiàn)對ROV的橫滾姿態(tài)控制、俯仰姿態(tài)控制和深度控制;通過對稱設(shè)置在ROV本體兩側(cè)的ROV水平推進(jìn)器組，能實現(xiàn)ROV前進(jìn)、后退和航向角的調(diào)節(jié)和控制，相比現(xiàn)有技術(shù)，在無需調(diào)節(jié)配重塊的前提下實現(xiàn)ROV的多種姿態(tài)控制。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種ROV姿態(tài)控制方法的流程示意圖；
[0049]圖2為本發(fā)明一實施例提供的一種ROV結(jié)構(gòu)不意圖；
[0050]圖3為本發(fā)明一實施例提供的一種ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)的示意框圖。
【具體實施方式】
[0051]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0052]參見圖1，本發(fā)明一實施例提供的一種ROV姿態(tài)控制方法，包括:
[0053]步驟S1、獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速(V_
hoveringl、V_hovering2......V_hoveringN)，其中，N為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)；
[0054]步驟S2、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll彡O;
[0055]步驟S3、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch彡O;
[0056]步驟S4、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth多O;
[0057]步驟S5、根據(jù)如下公式(I)?(N)，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值；
[0058]V_out I=V_hoveringl-V_roll-V_pitch+V_depth(I)；
[0059]V_out 2 = V_hovering2-V_roll+V_pitch+V_depth(2)；
[0060]……
[0061]V_out N=V_hoveringN+V_ro11-V_pitch+V_depth(N)0
[0062]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，通過對稱設(shè)置在ROV本體兩側(cè)的ROV垂直推進(jìn)器組，實現(xiàn)對ROV的橫滾姿態(tài)控制、俯仰姿態(tài)控制和深度控制，相比現(xiàn)有技術(shù)，在無需調(diào)節(jié)配重塊的前提下實現(xiàn)ROV的多種姿態(tài)控制。
[0063]為了便于理解本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法，現(xiàn)以ROV垂直推進(jìn)器組中有四個垂直推進(jìn)器進(jìn)行舉例說明:
[0064]參見圖2，四個垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)，四個垂直推進(jìn)器和ROV本體在水平面的投影呈X布局，四個垂直推進(jìn)器主要負(fù)責(zé)ROV的橫滾姿態(tài)、俯仰姿態(tài)、深度或高度調(diào)節(jié);2個水平推進(jìn)器分別為水平推進(jìn)器5和水平推進(jìn)器6，對稱設(shè)置在ROV本體的尾部，負(fù)責(zé)ROV的航向調(diào)節(jié)和ROV的前進(jìn)、后退控制。
[0065]其中，四個垂直推進(jìn)器分別為垂直推進(jìn)器1、垂直推進(jìn)器2、垂直推進(jìn)器3、垂直推進(jìn)器4，其中，垂直推進(jìn)器I和垂直推進(jìn)器2設(shè)置在ROV本體的左側(cè)，垂直推進(jìn)器3和垂直推進(jìn)器4設(shè)置在ROV本體的右側(cè);垂直推進(jìn)器I和垂直推進(jìn)器4設(shè)置在ROV本體的首部，垂直推進(jìn)器2和垂直推進(jìn)器3設(shè)置在ROV本體的中部。
[0066]針對圖2所示的ROV結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法具體實現(xiàn)步驟如下:
[0067]步驟SlOl、獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速(V_hoveringl、V_hovering2、V_hovering3、V_hovering4)；
[0068]步驟S102、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度減小垂直推進(jìn)器I和2的轉(zhuǎn)速，同幅度增加垂直推進(jìn)器3和4的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll^O；
[0069]步驟S103、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度減小垂直推進(jìn)器I和4的轉(zhuǎn)速，同幅度增加垂直推進(jìn)器2和3的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch^O ；
[0070]步驟S104、在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加垂直推進(jìn)器1、2、3、4的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth彡O;
[0071]步驟S105、根據(jù)如下公式(I)?(4)，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值；
[0072]V_out I=V_hoveringl-V_roll-V_pitch+V_depth(I)；
[0073]V_out 2 = V_hovering2-V_roll+V_pitch+V_depth(2)；
[0074]V_out 3 = V_hovering3+V_roll+V_pitch+V_depth(3)；
[0075]V_out 4 = V_hovering4+V_roll-V_pitch+V_depth(4) o
[0076]以上公式(I)?(4)中橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll前的正負(fù)號分別表示轉(zhuǎn)速增加和轉(zhuǎn)速減小，俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch前面的正負(fù)號和深度控制參數(shù)￥_(^?丨11前面的正負(fù)號表不同樣含義。
[0077]需要說明的是，以上舉例只是為了更好地理解本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法而給出的一種具體實施例，并不是對本發(fā)明實現(xiàn)方式的限定，上述中垂直推進(jìn)器組中的垂直推進(jìn)器可以為四個，也可以為六個或八個。
[0078]優(yōu)選地，所述橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll具體根據(jù)如下步驟得到:
[0079]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角與目標(biāo)橫滾角之間的誤差;
[0080]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_rol I。
[0081]優(yōu)選地，所述俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch具體根據(jù)如下步驟得到:
[0082]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角與目標(biāo)俯仰角之間的誤差;
[0083]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch。
[0084]優(yōu)選地，所述深度控制參數(shù)V_depth具體根據(jù)如下步驟得到:
[0085]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的深度值，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的深度值與目標(biāo)深度值之間的誤差;
[0086]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的深度控制參數(shù)V_depth。
[0087]優(yōu)選地，所述ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的垂直推進(jìn)器數(shù)量相等。
[0088]需要說明的是，實現(xiàn)ROV橫滾姿態(tài)、俯仰姿態(tài)和深度控制最少需要四個垂直推進(jìn)器，參見圖2中各垂直推進(jìn)器的設(shè)置。如果要實現(xiàn)ROV更精細(xì)的姿態(tài)動作控制，可以設(shè)置六個或八個垂直推進(jìn)器。
[0089 ] 優(yōu)選地，所述ROV姿態(tài)控制方法，還包括:
[0090]獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差；其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)；
[0091]將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)；
[0092 ]根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。
[0093]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的這種ROV姿態(tài)控制方法及系統(tǒng)，通過對稱設(shè)置在ROV本體兩側(cè)的ROV水平推進(jìn)器組，能實現(xiàn)ROV前進(jìn)、后退和航向角的調(diào)節(jié)和控制。
[0094]優(yōu)選地，所述ROV水平推進(jìn)器組中的各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的水平推進(jìn)器數(shù)量相等。
[0095]優(yōu)選地，所述水平推進(jìn)器組中共有兩個水平推進(jìn)器，所述兩個水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的尾部兩側(cè)。
[0096]需要說明的是，實現(xiàn)ROV前進(jìn)、后退和航向角的調(diào)節(jié)和控制最少需要兩個水平推進(jìn)器，兩個水平推進(jìn)器既可以設(shè)置在ROV本體的首部，也可以設(shè)置在ROV本體的尾部(參見圖2，由于圖2中ROV首部設(shè)置有垂直推進(jìn)器，故水平推進(jìn)器設(shè)置在ROV尾部)ο如果要實現(xiàn)ROV更精細(xì)的姿態(tài)動作控制，可以設(shè)置四個或六個水平推進(jìn)器。
[0097]參見圖3，本發(fā)明還提供了一種ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)100，包括:
[0098]獲取單元101，用于獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速(V_hoveringl、V_hovering2......V_hoveringN)，其中，N為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)；
[0099]橫滾姿態(tài)控制單元102，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)乂_1011同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_ro 11彡O;
[0100]俯仰姿態(tài)控制單元103，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch彡O;
[0101]深度控制單元104，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth^0 ；
[0102]姿態(tài)計算單元105，用于根據(jù)如下公式(I)?(N)，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值；
[0103]V_out I=V_hoveringl-V_roll-V_pitch+V_depth(I)；
[0104]V_out 2 = V_hovering2-V_roll+V_pitch+V_depth(2)；
[0105]……
[0106]V_out N=V_hoveringN+V_roll-V_pitch+V_depth(N) o
[0107]優(yōu)選地，所述ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)100，還包括:
[0108]誤差計算單元106，用于獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差;其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)；
[0109]參數(shù)計算單元107，用于將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)；
[0110]水平姿態(tài)控制單元108，用于根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。
[0111]本發(fā)明不局限于上述最佳實施方式，任何人在本發(fā)明的啟示下都可得出其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。術(shù)語“多個”指兩個或兩個以上，除非另有明確的限定。
【主權(quán)項】
1.一種ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，包括: 獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速VJ1veringN，其中，I，n為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)； 在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll多O; 在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch^0; 在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth^0; 根據(jù)公SV_out N=V_hover ingN 土 V_ro 11 土 V_p i tch 土 V_depth，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的RO V姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V _roll具體根據(jù)如下步驟得到: 獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的橫滾角與目標(biāo)橫滾角之間的誤差； 將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的橫滾姿態(tài)控制參數(shù)V_roll。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_P itch具體根據(jù)如下步驟得到: 獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的俯仰角與目標(biāo)俯仰角之間的誤差； 將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的俯仰姿態(tài)控制參數(shù)V_pitch。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述深度控制參數(shù)V_depth具體根據(jù)如下步驟得到: 獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的深度值，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的深度值與目標(biāo)深度值之間的誤差； 將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各垂直推進(jìn)器的深度控制參數(shù)卩_(^?七11。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的垂直推進(jìn)器數(shù)量相等。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，還包括: 獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差;其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)； 將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)； 根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述ROV水平推進(jìn)器組中的各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體中軸線兩側(cè)，ROV本體兩側(cè)的水平推進(jìn)器數(shù)量相等。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ROV姿態(tài)控制方法，其特征在于，所述水平推進(jìn)器組中共有兩個水平推進(jìn)器，所述兩個水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的尾部兩側(cè)。9.一種ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 獲取單元，用于獲取ROV垂直推進(jìn)器組中各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停時的轉(zhuǎn)速乂_hoveringN，其中，I彡NSn，η為自然數(shù)，ROV垂直推進(jìn)器組中的各垂直推進(jìn)器對稱設(shè)置在ROV本體的兩側(cè)； 橫滾姿態(tài)控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)橫滾姿態(tài)控制參數(shù)￥_抓11同幅度增加ROV本體一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減少ROV本體另一側(cè)的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_roll彡O; 俯仰姿態(tài)控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)俯仰姿態(tài)控制參同幅度增加ROV本體首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，同幅度減小ROV本體非首部的垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_pitch彡O; 深度控制單元，用于在各垂直推進(jìn)器保持水平姿態(tài)懸停的基礎(chǔ)上，根據(jù)深度控制參數(shù)V_depth同幅度增加各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速或同幅度減小各垂直推進(jìn)器的轉(zhuǎn)速，其中，V_depth^O ； 姿態(tài)計算單元，用于根據(jù)公式 V_out N=V_hoveringN±V_roll ±V_pitch± V_depth，計算各垂直推進(jìn)器的姿態(tài)輸出值。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的ROV姿態(tài)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 誤差計算單元，用于獲取ROV當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向，并計算當(dāng)前狀態(tài)下的行進(jìn)方向和目標(biāo)行進(jìn)方向之間的誤差；其中，所述ROV本體上還設(shè)置有ROV水平推進(jìn)器組，所述ROV水平推進(jìn)器用于控制ROV的行進(jìn)方向，所述ROV水平推進(jìn)器組中各水平推進(jìn)器對稱設(shè)置在所述ROV本體的兩側(cè)； 參數(shù)計算單元，用于將所述誤差輸入PID控制器，以使所述PID控制器采用增量式PID算法，得到當(dāng)前狀態(tài)下各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向控制參數(shù)； 水平姿態(tài)控制單元，用于根據(jù)所述行進(jìn)方向控制參數(shù)對各水平推進(jìn)器的行進(jìn)方向進(jìn)行控制。
【文檔編號】G05D1/08GK105929841SQ201610507626
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】魏建倉
【申請人】天津深之藍(lán)海洋設(shè)備科技有限公司