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申请/专利权人：厦门大学

摘要：本申请公开了一种水下机器人协同包围目标控制方法，其不依赖水下机器人群体间的任何通信，各水下机器人仅依据自身坐标系下测量到的与邻居水下机器人的相对状态信息和或与目标间的距离计算驱动扭矩和驱动力，并据此对自身进行控制，实现了多水下机器人围绕以固定的目标为圆心并以设定半径为半径的圆以相同的设定角速度转动且任意两个机器人之间形成设定的分离角的控制目的。

主权项：1.一种水下机器人协同包围目标控制方法，其特征是：其用于在第一条件和第二条件成立的前提下使多水下机器人围绕以固定的目标为圆心并以设定半径为半径的圆以相同的设定角速度转动且任意两个机器人之间形成设定的分离角；所述第一条件为各水下机器人中至少有一个水下机器人能够被所有其他水下机器人直观观测或间接观测；所述第二条件为目标能够被所有水下机器人直接观测或间接观测；每个所述水下机器人能够识别并直接观测目标和或能够识别并直接观测至少一个其他水下机器人，当所述水下机器人能够直接观测目标时所述水下机器人能够测量与目标的距离；当所述水下机器人能够直接观测其他水下机器人时所述水下机器人能够测量其与该其他水下机器人的距离和相对航向角；所述水下机器人还能够测量自身的线速度和角速度；所述控制方法包括每个水下机器人每隔设定期间测量其能够测量的数据并根据数据计算得到驱动力和驱动扭矩；每个水下机器人根据计算得到的驱动扭矩和驱动力驱动该水下机器人运动；其中，驱动扭矩和驱动力由以下公式计算而得： 上述公式中，Γit为t时刻施加至第i个水下机器人上的驱动扭矩；Fit为t时刻施加至第i个水下机器人上的驱动力； 为第一惯性水动力系数；vi为t时刻第i个水下机器人测量到的自身的线速度；ωi为t时刻第i个水下机器人测量到的自身的角速度； 为第i个水下机器人的转动惯量； 为第二惯性水动力系数；kΓ为可调整的参数，其取值范围为kΓ0； ωidt＝c+ωtanhθeit；ωc为期望各水下机器人环绕目标的角速度；kω为可调整的参数，其取值范围为0ω∥PS+STP∥-1； kv为可调整的参数，其取值范围为kv0；ST由S转置而来； j为第j个水下机器人的序号；Ci为第i个水下机器人能够直接观测的其他水下机器人的集合；θjit为t时刻第i个水下机器人测量到的与第j个水下机器人的相对航向角；ψji为第i个水下机器人与第j个水下机器人之间的预设分离角； 由对ωidt＝c+ωtanhθeit进行微分得到； 为第三惯性水动力系数； mi为第i个水下机器人的质量； 为第四惯性水动力系数；kF为可调整的正参数，其取值范围为v为可调整的参数，其取值范围为0vσ16v2∥P∥2+4σ2ε；m为可调整的参数，其取值范围为m0； σ＝1-kω∥PS+STP∥；ε为可调整的参数，其取值范围为0ε1；zvit＝it-idt；vit为t时刻第i个水下机器人的线速度； rc为水下机器人环绕目标的圆的设定半径； 为t时刻对进行积分得到； 为本次计算前一次计算获得并存储的其中起始时刻为任意值； μ为可调整的参数，其取值范围为01； peit＝cit-c[01]T；Pcit为t时刻第i个水下机器人与目标的距离； θijt＝-θjit；Rc＝[0c]T；pjit为t时刻第i个水下机器人测量到的与第j个水下机器人的距离； 由转置而来； 由对进行微分得到。

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权利要求：

百度查询： 厦门大学 一种水下机器人协同包围目标控制方法