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公开(公告)号：CN118502235A
公开(公告)日：2024-08-16
申请号：CN202410272447.8
申请日：2024-03-11
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本申请属于水下航行器控制领域，具体公开了一种欠驱动水下航行器双环LQR鲁棒深度跟踪控制方法及系统，方法包括：获取水下航行器的控制目标和状态参数；控制目标包括：期望深度；状态参数包括：实时深度、实时速度、实时纵倾角以及实时纵倾角速度；确定期望深度与实时深度对应的深度误差，之后基于深度误差和实时速度设计自适应视线角制导律，以求得水下航行器的期望纵倾角；结合观测出的水下航行器的动力学扰动和期望纵倾角设计LQR纵倾跟踪控制律，以求得水下航行器的舵角；基于所述舵角控制水下航行器的升降舵。通过本申请，实现了欠驱动水下航行器的双环深度控制架构，两环紧密耦合，且控制架构简捷，便于工程实践及应用。
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公开(公告)号：CN116374086B
公开(公告)日：2024-04-02
申请号：CN202310383989.8
申请日：2023-04-10
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明提供了一种基于曲面柔性导向与双冗余自锁的船艇收放系统，属于船艇自动布放回收技术领域，系统包括：主体支撑框架、曲面导引板、防脱落连杆滑块组件和自锁装置；主体支撑框架为船形镂空框架，艉部开放式入口用于船艇驶入，两侧设有竖直护栏；在竖直护栏内侧设有两个曲面导引板，两曲面导引板之间的空间为船艇收放区域；曲面导引板与竖直护栏之间采用弹簧的铰链连接；防脱落连杆滑块组件安装于主体支撑框架底部，绕主体支撑框架底部转轴转动，防止船艇从尾端滑出收放区域；减摇支撑板固定在主体支撑框架底部；自锁装置安装于船艇的前端，配合两侧曲面导引板用于锁定船艇纵向位置。本发明具有面向船艇自动布放回收的通用性和适配性。
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公开(公告)号：CN116424508B
公开(公告)日：2024-01-26
申请号：CN202211737520.1
申请日：2022-12-31
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了基于GD加权融合RBFNN和随机森林的船舶稳性预报方法和系统，属于船舶稳性预报领域。首先，通过先验知识确定预报不同失效模式下失效概率时的输入特征。其次，以k折验证的均方误差作为RF及RBFNN的性能评判标准，搜寻RBFNN及RF的模型容量。然后，采用有监督学习方法对RBFNN的网络参数进行更新。利用自举采样方法生成多个随机样本集，并以此并行训练生成多个回归树，使用基尼指数作为属性划分指标，使用平均法获得随机森林的预测结果。最后，引入权重系数，将RBFNN及RF的预报结果进行加权融合，权重系数通过梯度下降法迭代优化求解
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公开(公告)号：CN116531002A
公开(公告)日：2023-08-04
申请号：CN202310428338.6
申请日：2023-04-20
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明提供了基于肌骨骼动力学模型的人体关节刚度估计方法及系统，属于人体机械阻抗测量领域，方法包括：将预处理后的肌电信号输入肌肉激活动力学模型，计算肌肉激活信号；将人体肢体特征参数输入肌骨骼几何模型，获取肌肉结构微观参数；根据肌肉激活信号和肌肉结构微观参数，通过肌肉收缩动力学模型计算肌肉肌腱单元力和肌肉力；根据肌肉力和肌肉结构微观参数，通过肌肉肌腱单元刚度模型得到肌肉肌腱单元的刚度；根据肌肉肌腱单元力、肌肉结构微观参数和肌肉肌腱单元的刚度，通过肌肉肌腱到关节的映射模型计算关节刚度。本发明无需开展刚度辨识实验及估计模型的训练，仅需建立肌骨骼动力学模型、采集人体表面肌电信号即可准确估计人体关节刚度。
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公开(公告)号：CN115576184A
公开(公告)日：2023-01-06
申请号：CN202211035600.2
申请日：2022-08-27
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B9/03
Abstract: 本发明提供一种水下机器人推进器故障在线诊断与容错控制架构及方法，属于水下机器人容错控制领域。所述推进器故障在线诊断与容错控制架构由故障诊断模块和重构容错模块组成。对应推进器故障在线诊断与容错控制方法包括：(1)建立推进器故障模型；(2)基于机器人状态信息与推进器故障系数构建增广状态向量以建立水下机器人状态方程和观测方程；(3)采用无迹粒子滤波方法获取推进器故障系数在线估计值；(4)采用贝叶斯算法对推进器故障系数时间序列进行故障判定并获取故障幅值；(5)根据故障程度分类重构推力分配矩阵实现容错。所设计架构方法可以实现推进器故障的在线诊断并通过重构容错方法完成水下机器人故障工况下的任务。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN112558006B
公开(公告)日：2022-09-06
申请号：CN202011366513.6
申请日：2020-11-30
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种针对海底通电缆线的双三轴电磁探测及海缆路由定位算法，海缆路由相对定位算法包括磁偏航定位算法、横向偏距定位算法、垂向偏距定位算法，算法输入为两个正交三轴电磁探测传感器提供的六路实时电磁信号、传感器姿态角信号，算法输出为海缆路由角度、海缆路由点横向偏距、海缆路由点垂向偏距、海缆路由点埋深。海缆路由绝对定位算法包括海缆埋深定位算法、海缆路由角定位算法和海缆路由点绝对定位算法，算法输入为海缆路由相对定位算法的输出、高度计反馈的实时对底高度信号、探测传感器在大地坐标系下的航向角和绝对位置(即探测平台本体的经/纬度信号)；算法输出为海缆路由点的绝对位置(即海缆路由点的经/纬度)。
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公开(公告)号：CN114924485A
公开(公告)日：2022-08-19
申请号：CN202210531068.7
申请日：2022-05-16
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05B13/04
Abstract: 本发明提供一种过驱动水下机器人动力定位自适应容错控制架构及方法，属于水下机器人控制领域。所述自适应容错控制架构由非线性扰动观测器模块、非线性幂次滑模控制模块、自适应推力分配模块及推进器效率在线估计模块组成。对应的自适应容错控制方法包括：S1：结合非线性扰动观测器的非线性幂次滑模控制器输出各自由度控制量，再通过推力分配以获取各推进器指令；S2：通过动力学模型推算状态值与实际状态值的偏差构建二次规划问题并获得推进器估计效率因子；S3：根据估计效率因子重构分配矩阵，以实现故障工况下的自适应容错控制。所设计架构及方法可以实现环境干扰、推进器故障的同时估计并完成过驱动水下机器人自适应容错动力定位任务。
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公开(公告)号：CN112068576B
公开(公告)日：2022-07-12
申请号：CN202010700570.7
申请日：2020-07-21
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明公开了一种面向水下作业的水下无人艇‑双机械臂协同运动规划方法及其应用。本发明将水下双机械臂的控制与基于任务分级时序优化的规划方法相结合，将水下机器人需要执行的动作细分为若干任务，并对其执行顺序合理地进行优化划分，以减少机械臂运动对水下无人艇造成的动力学扰动，令水下无人艇运行更平稳。本控制方法将保持无人艇悬停高度、避障等任务设置为高优先级，尽可能保障了设备的安全。本发明解决了水下无人艇‑双臂机械手操控困难的问题，实现了水下双臂机械手自主安全作业及水下无人艇‑双臂机械手所构成的整体作业平台位姿平稳运行的目的，为提升水下作业能力创造了安全、平稳的平台技术支撑。
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公开(公告)号：CN113525631A
公开(公告)日：2021-10-22
申请号：CN202110645182.8
申请日：2021-06-10
Applicant: 华中科技大学
Abstract: 本发明公开了一种基于光视觉引导的水下终端自主对接系统及方法。该系统包括水下对接坞站和用于对接的自主水下机器人；水下对接坞站采用框架式构形，并在其特定位置安装六个标识光源构建三维引导灯阵；水下机器人除了具备自主航行能力外，还配备有水下摄像头和图像处理单元，用以采集水下图像并做处理。水下终端自主对接方法包括水下图像处理方法和分阶段对接控制方法。图像处理方法根据摄像头采集到的图像信息解算出机器人与对接坞站的相对位姿量，并以此推算机器人的位置跟踪偏差。基于不同距离下摄像头拍摄引导灯阵得到的不同结果，设计了远距离、近距离分阶段对接控制方法，采用不同的对接控制策略，实现对机器人的入坞控制。
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公开(公告)号：CN113220000A
公开(公告)日：2021-08-06
申请号：CN202110507951.8
申请日：2021-05-11
Applicant: 华中科技大学
IPC: G05D1/06
Abstract: 本发明专利提供了一种面向水下探测作业的无人艇路径跟踪预设性能控制方法及系统。首先基于性能函数进行误差转换，为预设性能控制技术实施奠定基础。随后基于反演设计方法提出了一种新型预设性能虚拟速度律；同时，为避免后续动力学控制律出现奇异，设计了可视系统状态变化在零点邻域内外切换的预设性能制导律；进一步得到了可确保系统误差变量时刻处于预设约束的期望俯仰角速度；并基于模糊监督机制设计了时延影响下的鲁棒动力学控制器。最后将这一控制方法基于计算机语言编程嵌入艇载计算装置，形成计算机可读存储介质，用于计算前述预设性能路径跟踪控制律，得到控制指令，驱动执行机构模块动作，实现精准稳定路径跟踪，可确保无人艇水下探测过程中的作业精度和安全性。
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