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公开(公告)号：CN115357036A
公开(公告)日：2022-11-18
申请号：CN202211102526.1
申请日：2022-09-09
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明提供一种欠驱动水下航行器的双层抗扰深度跟踪控制方法及系统，将欠驱动水下航行器的深度跟踪分为运动学层制导和动力学层纵倾跟踪。在运动学层使用自适应视线角制导将深度误差转化为期望纵倾角，并估计和补偿攻角以抵抗真实攻角不可测引入的干扰。在此基础上，在动力学层使用自抗扰‑滑模纵倾跟踪方法，使用自抗扰框架观测包括未知动力学模型和环境干扰的复合干扰，将模型补偿为统一的积分串联型，最后设计滑模控制律抵抗观测误差，计算升降舵控制舵角。上述控制方法部署于航行器艇载计算机上，读取传感器反馈的状态数据，控制升降舵执行机构，构成双层抗扰深度跟踪控制系统，实现航行器鲁棒深度跟踪航行。
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公开(公告)号：CN113501110B
公开(公告)日：2022-08-16
申请号：CN202110656920.9
申请日：2021-06-12
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种面向海洋观测与水下回收的开架式水下拖体，开架式水下拖曳体由控制舱、浮筒、舵机舱、可控舵板和支撑架组成，可在复杂的水下环境中，通过调整不同舵角，实现对水下拖曳体本身进行深度和姿态的控制。本发明的开架式水下拖曳体相比于仅有一对迫沉水翼的拖体，深度控制更加稳定，姿态控制效果更好。可作为水下自主航行器回收装置，采用坞站式回收，将水下自主航行器驶入拖体内部拖回水面。亦可作为搭载各种水下探测仪器的平台，提高水下探测精度和工作效率。
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公开(公告)号：CN113479304B
公开(公告)日：2022-06-21
申请号：CN202110681633.3
申请日：2021-06-18
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种具有艏艉水平舵的多舵面水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制系统及方法。本发明针对水下拖曳式航行器在执行不同任务或处于同一任务不同阶段时，存在深度机动性高的相对潜浮和纵倾稳定的平行潜浮两种不同潜浮航行模式需求，设计了平行潜浮与相对潜浮可切换的一体化深度控制方法。在该一体化控制方法下，针对不同潜浮模式设计不同的期望纵倾角，并针对不同的任务需求切换平行潜浮或相对潜浮下的期望纵倾角。基于任务预设深度和期望纵倾角，设计了不依赖精确模型和控制参数自适应的水下拖曳式航行器深度反演控制器，通过同时控制艏、艉多水平舵，以实现水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制。
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公开(公告)号：CN110039521A
公开(公告)日：2019-07-23
申请号：CN201910306127.9
申请日：2019-04-17
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种基于双RRRR构型的水下多功能协作型双机械臂，属于机器人水下作业领域，其各机械臂均包括肩关节、大臂关节、小臂关节、腕关节这四个运动关节和一个末端手爪，构成双RRRR构型水下作业机构，可根据不同工作环境，采用不同的捕获模式对水下动、静态目标物进行捕获回收。本发明的协作型双机械臂，双臂协同相较于单臂更加灵活，协作抓取动、静态目标物的能力更强；末端手爪通过丝杆、推杆进行传动，实现手爪开度的精确控制，同时减少手爪纵向运动行程，构型更为紧凑；可实现手爪直接抓取和环抱抓取双重作业功能，解决水下动态目标难以抓取回收的难题，且双臂的多种捕获方式扩展了可达工作区域，提高了水下作业能力和工作效率。
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公开(公告)号：CN115357036B
公开(公告)日：2023-03-21
申请号：CN202211102526.1
申请日：2022-09-09
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明提供一种欠驱动水下航行器的双层抗扰深度跟踪控制方法及系统，将欠驱动水下航行器的深度跟踪分为运动学层制导和动力学层纵倾跟踪。在运动学层使用自适应视线角制导将深度误差转化为期望纵倾角，并估计和补偿攻角以抵抗真实攻角不可测引入的干扰。在此基础上，在动力学层使用自抗扰‑滑模纵倾跟踪方法，使用自抗扰框架观测包括未知动力学模型和环境干扰的复合干扰，将模型补偿为统一的积分串联型，最后设计滑模控制律抵抗观测误差，计算升降舵控制舵角。上述控制方法部署于航行器艇载计算机上，读取传感器反馈的状态数据，控制升降舵执行机构，构成双层抗扰深度跟踪控制系统，实现航行器鲁棒深度跟踪航行。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN113479304A
公开(公告)日：2021-10-08
申请号：CN202110681633.3
申请日：2021-06-18
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种具有艏艉水平舵的多舵面水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制系统及方法。本发明针对水下拖曳式航行器在执行不同任务或处于同一任务不同阶段时，存在深度机动性高的相对潜浮和纵倾稳定的平行潜浮两种不同潜浮航行模式需求，设计了平行潜浮与相对潜浮可切换的一体化深度控制方法。在该一体化控制方法下，针对不同潜浮模式设计不同的期望纵倾角，并针对不同的任务需求切换平行潜浮或相对潜浮下的期望纵倾角。基于任务预设深度和期望纵倾角，设计了不依赖精确模型和控制参数自适应的水下拖曳式航行器深度反演控制器，通过同时控制艏、艉多水平舵，以实现水下拖曳式航行器的平行潜浮与相对潜浮一体化深度控制。
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公开(公告)号：CN113325867A
公开(公告)日：2021-08-31
申请号：CN202110554501.4
申请日：2021-05-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明公开了一种无人航行器搜寻的路径规划方法、装置和无人航行器属于海上智能搜救技术领域，所述方法包括：S1：采用蒙特卡罗随机粒子仿真法分析海上事故信息建立粒子初始分布图；利用高斯混合模型GMM对粒子初始分布进行聚类分析，进而基于腐蚀膨胀的置信椭圆算法确定最佳粒子包含概率对应的目标搜寻区域；S2：建立适应边界特征的欠驱动无人航行器转向数学模型，确定出转向非工作路径；S3：基于双重归一化的多目标搜寻规划算法优化全局搜寻发现概率和搜寻总路径，得到区域覆盖最佳路径规划策略。本发明提出搜寻区域确定方法，并改进经典平行线扫海搜寻策略实现区域搜寻规划，在投入有限搜寻力量的前提下提高遇险人员的搜寻成功概率。
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公开(公告)号：CN110039521B
公开(公告)日：2020-10-02
申请号：CN201910306127.9
申请日：2019-04-17
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种基于双RRRR构型的水下多功能协作型双机械臂，属于机器人水下作业领域，其各机械臂均包括肩关节、大臂关节、小臂关节、腕关节这四个运动关节和一个末端手爪，构成双RRRR构型水下作业机构，可根据不同工作环境，采用不同的捕获模式对水下动、静态目标物进行捕获回收。本发明的协作型双机械臂，双臂协同相较于单臂更加灵活，协作抓取动、静态目标物的能力更强；末端手爪通过丝杆、推杆进行传动，实现手爪开度的精确控制，同时减少手爪纵向运动行程，构型更为紧凑；可实现手爪直接抓取和环抱抓取双重作业功能，解决水下动态目标难以抓取回收的难题，且双臂的多种捕获方式扩展了可达工作区域，提高了水下作业能力和工作效率。
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公开(公告)号：CN113325867B
公开(公告)日：2022-04-22
申请号：CN202110554501.4
申请日：2021-05-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/10
Abstract: 本发明公开了一种无人航行器搜寻的路径规划方法、装置和无人航行器属于海上智能搜救技术领域，所述方法包括：S1：采用蒙特卡罗随机粒子仿真法分析海上事故信息建立粒子初始分布图；利用高斯混合模型GMM对粒子初始分布进行聚类分析，进而基于腐蚀膨胀的置信椭圆算法确定最佳粒子包含概率对应的目标搜寻区域；S2：建立适应边界特征的欠驱动无人航行器转向数学模型，确定出转向非工作路径；S3：基于双重归一化的多目标搜寻规划算法优化全局搜寻发现概率和搜寻总路径，得到区域覆盖最佳路径规划策略。本发明提出搜寻区域确定方法，并改进经典平行线扫海搜寻策略实现区域搜寻规划，在投入有限搜寻力量的前提下提高遇险人员的搜寻成功概率。
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公开(公告)号：CN113501110A
公开(公告)日：2021-10-15
申请号：CN202110656920.9
申请日：2021-06-12
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种面向海洋观测与水下回收的开架式水下拖体，开架式水下拖曳体由控制舱、浮筒、舵机舱、可控舵板和支撑架组成，可在复杂的水下环境中，通过调整不同舵角，实现对水下拖曳体本身进行深度和姿态的控制。本发明的开架式水下拖曳体相比于仅有一对迫沉水翼的拖体，深度控制更加稳定，姿态控制效果更好。可作为水下自主航行器回收装置，采用坞站式回收，将水下自主航行器驶入拖体内部拖回水面。亦可作为搭载各种水下探测仪器的平台，提高水下探测精度和工作效率。
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