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专利号: 2024102638097
申请人: 山东科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-27
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,包括:S1.定义北东地坐标系作为固定坐标系,机体坐标系为动坐标系,对Fossen动力学方程进行整理变形,得到控制输入和六个自由度;

S2.采用隶属函数分别对模糊系统的第个输入 进行输入模糊化;

S3.设置模糊规则;

S4.进行模糊推理;

S5.计算模糊输出;

S6.引入模糊基向量 ,对模糊输出进行变形;

S7.设计滑模面,计算控制输入;

S7包括,设计滑模面:

式中, 为滑模面选定参数,表示滑模面,表示误差的一阶导数,  表示时间,为轨迹跟踪误差;

等速趋近律为:

式中,为可调参数, ,表示趋近律, 表示的符号;

用模糊输出 代替原系统中的 ,计算控制输入 :;

式中, 表示期望轨迹的二阶导数, ,为中间变量, 为包括附加质量的系统惯性矩阵;

S8.根据李雅普诺夫定理判稳;

S9.将模糊基向量带入S7,得到模糊控制中的控制输入。

2.根据权利要求1所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S1包括:S1.1. ;

式中, 为加速度矩阵,为包括附加质量的科里奥利向心矩阵, 是速度矩阵,,为x轴上的速度,为y轴上的速度,为z轴上的速度,为x轴上的角速度,为y轴上的角速度,为z轴上的角速度,D为阻尼矩阵, 为恢复力, 为外部干扰力,包括风力、波浪诱导力、压载控制, 为AUV的6个推进器在三轴上的推力和推力矩,也是控制输入;

S1.2.设中间变量为 ,令 ,则 为:;

式中, ,为中间变量;

S1.3.设定期望轨迹为 ,轨迹跟踪误差为:;

式中,  为位置和欧拉角矩阵, , 分别是三个方向上的位移, 分别是三个欧拉角。

3.根据权利要求2所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S2包括,设AUV自适应模糊控制系统输入是 , ,采用以下五种隶属函数分别对模糊系统的第个输入 进行输入模糊化:; ; ;

; ;

式中, 、 、 、 、 分别为五种隶属函数,隶属函数的结果为隶属值。

4.根据权利要求3所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S3包括,设模糊规则 为:如果 是 且 是 ,则 是 ;

其中,是 进行输入模糊化后生成的模糊集, 表示对变量 定义的第 个模糊集,表示对变量 定义的第 个模糊集,是模糊系统输出的第个分量,是 的模糊集,表示对 的第 个模糊集, ,表示 中的6个自由度, ,, 和 表示五种隶属函数, ;表示1个自由度在输入和输出上存在25种模糊集组合。

5.根据权利要求4所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S4包括,采用乘积推理机实现规则的广义拒式前提推理,推理结果为:;

式中, 表示对变量 定义的第 个模糊集的隶属度, 表示对变量 定义的第个模糊集的隶属度;

采用乘积推理机实现规则前提与规则结论的推理,推理结果为:;

式中,采用非单值模糊器求解 , 表示隶属函数最大值1对应的输入值 。

6.根据权利要求5所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S5包括,对所有模糊规则进行并运算,得到模糊系统的输出为:;

采用平均解模糊器,得到模糊输出:。

7.根据权利要求6所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S6包括,引入模糊基向量 , 的第 个分量为:;

得到模糊输出:

式中,为自适应调参矩阵。

8.根据权利要求7所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S8包括,根据李雅普诺夫定理判稳,选定以下关系式:; ;

式中,表示李雅普诺夫函数, 表示可调参数, 表示可调参数的一阶导数, 表示模糊基向量。

9.根据权利要求8所述的一种AUV自适应模糊控制方法,其特征在于,S9包括:。