基于动力调节的电动水翼载具俯仰姿态控制方法及系统

专利主权项内容

1.一种基于动力调节的电动水翼载具俯仰姿态控制方法，其特征在于，包括：获取设置于电动水翼载具上陀螺仪采集的第一传感数据和加速度传感器采集的第二传感数据，结合预设的数据融合模型对所述第一传感数据和所述第二传感数据进行数据融合，得到所述电动水翼载具对应的估计姿态；获取设置于电动水翼载具上水面传感器采集的位置数据和水面数据，结合预设的权重分配算法分别为所述位置数据分配第一权重参数和为所述水面数据分配第二权重参数，确定所述电动水翼载具对应的综合环境信息；将所述估计姿态和预先获取的综合环境信息作为所述电动水翼载具的当前状态信息，根据所述当前状态信息和所述电动水翼载具的期望状态信息计算状态误差，基于所述状态误差以及所述电动水翼载具的第一控制模块，确定第一控制输出，将所述第一控制输出作为所述电动水翼载具的第二控制模块的输入，确定所述第二控制模块对应的目标函数最小化时所述第二控制模块的第二控制输出；所述将所述估计姿态和所述综合环境信息作为所述电动水翼载具的当前状态信息，根据所述当前状态信息和所述电动水翼载具的期望状态信息计算状态误差，基于所述状态误差以及所述电动水翼载具的第一控制模块，确定第一控制输出包括：获取所述估计姿态和所述综合环境信息，将所述估计姿态和综合环境信息记为当前状态信息；将所述当前状态信息作为所述第一控制模块的输入，记为第一控制输入；根据所述第一控制输入，结合电动水翼载具的期望状态信息，对于所述第一控制输入中的每个状态信息，计算与所述电动水翼载具的期望状态信息之间的差值；对所述差值进行单位转换或缩放，得到统一格式的差值数据；根据所述统一格式的差值数据，将所述电动水翼载具的当前状态信息与所述电动水翼载具的期望状态信息间的误差组合成一个状态误差向量，记为状态误差；根据所述状态误差生成滑动面，将所述状态误差映射至滑动面上，生成第一控制规则，将所述状态误差引导至所述滑动面上，使所述电动水翼载具保持期望状态，结合所述第一控制模块，得到第一控制输出；所述将所述第一控制输出作为所述电动水翼载具的第二控制模块的输入，确定所述第二控制模块对应的目标函数最小化时所述第二控制模块的第二控制输出包括：将所述第一控制输出和所述电动水翼载具的当前状态信息作为所述第二控制模块的输入，结合预设的优化算法确定最优控制输入；根据所述最优控制输入，结合目标函数，确定使目标函数最小化时所述第二控制模块的第二控制输出；将所述第二控制输出输出至所述电动水翼载具的控制器中；所述根据所述状态误差生成滑动面，将所述状态误差映射至滑动面上，生成第一控制规则，将所述状态误差引导至所述滑动面上，使所述电动水翼载具保持期望状态，结合所述第一控制模块，得到第一控制输出，如下公式所示
；其中，u表示第一控制输出，k表示位置误差项对应的比例增益函数，k表示速度误差项对应的比例增益函数，k表示加速度误差项对应的比例增益函数，a表示状态误差项，sign(s(a))表示位置误差项, sign(s(a))表示速度误差项，sign(s(a))表示加速度误差项，tanf(v)表示不同输入项组合对系统产生的非线性影响值，v表示与系统非线性效应相关的项。123123