11、水下机器人多模式深度控制与姿态调节技术解析

水下机器人多模式深度控制与姿态调节技术解析

1. 水下机器人深度控制面临的问题与解决方案

水下机器人在实际应用中，深度控制存在一些问题。一方面，机器人的结构可能影响控制精度，改善机器人的结构可以减少这种影响，还可以考虑将深度数据作为控制的直接反馈信息。另一方面，采用类似海豚运动方式控制深度的机器人，由于其推进机制，不可避免地会消耗大量能量。为解决这一问题，可以将滑翔运动和类似海豚的运动相结合，以延长机器人在实际应用中的运行时间。

针对滑翔水下机器人的深度控制，结合其多模式特点，分别提出了滑翔运动和类似海豚运动的深度控制框架。

1.1 滑翔运动深度控制

• 简化动态模型 ：简化动态模型可以节省嵌入式平台的计算资源。
• 实时获取滑翔速度 ：利用滑模观测器实现滑翔速度的实时获取，为深度控制器的设计提供滑翔状态量。
• 设计偏航控制器 ：通过估计速度，设计偏航控制器来调整航向角。
• 提出深度控制器和速度规划器 ：针对系统的大延迟问题，提出基于模型预测算法的深度控制器，并提出基于贝塞尔曲线的速度规划器来解决超调问题。

1.2 类似海豚运动深度控制

• 转换控制方式 ：使用LOS导航方法将深度控制转换为俯仰控制。
• 设计双模式选择器 ：设计双模式选择器，并分析其基本原理。