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申请/专利权人：中国船舶集团有限公司第七〇七研究所;中国船舶集团有限公司第七零七研究所九江分部

摘要：本发明涉及水下航行器的运动控制领域，提供一种基于分离式艉舵的水下航行器横倾控制方法，采用分离型船舶运动模型的建模方法，建立以分离式艉舵差动舵角为输入、水下航行器横倾角为输出的横倾运动状态空间模型；采用最小二乘法对横倾运动状态空间模型进行参数辨识，采用极点配置方法，对辨识后的横倾运动状态空间模型进行观测器设计，获得水下航行器的横倾角速率值；采用最优控制方法设计最优控制器；通过最优控制器解算分离式艉舵指令差动舵角值，通过分离式艉舵指令差动舵角值驱动分离式艉舵完成横倾运动的闭环控制。本发明通过分离式艉舵的差动控制，实现了水下航行器回转时的横倾控制，提高了横倾控制的控制精度。

主权项：1.一种基于分离式艉舵的水下航行器横倾控制方法，其特征在于，包括：S1：采用分离型船舶运动模型的建模方法，建立以分离式艉舵差动舵角为输入、水下航行器横倾角为输出的横倾运动状态空间模型；水下航行器横倾运动模型为： 其中，为横倾角速度，为纵倾角速度，为航向角速度，为横倾角，为纵倾角，为绕艇体X轴转动的转动惯量、为绕艇体Y轴转动的转动惯量，为绕艇体Z轴转动的转动惯量，为粘性水动力矩，为分离式艉舵差动形成的横倾力矩，为横倾扶正力矩系数，为的导数，为的导数；粘性水动力矩的计算表达式为： 其中，为艇体一阶粘性水动力系数，为艇体二阶粘性水动力系数，为二阶粘性水动力状态量；分离式艉舵差动形成的横倾力矩的计算表达式为： 其中，为分离式艉舵差动舵角水动力系数，为分离式艉舵差动舵角；当航行器进行横倾运动时，简化的横倾运动模型为： 横倾运动状态空间模型： 其中，为横倾运动状态空间矩阵，为横倾运动状态矩；S2：采用最小二乘法对横倾运动状态空间模型进行参数辨识；S3：采用极点配置方法，对辨识后的横倾运动状态空间模型进行观测器设计，获得水下航行器的横倾角速率值；S4：采用最优控制方法，基于辨识后的横倾运动状态空间模型设计最优控制器；S5：根据水下航行器的横倾测量值、分离式艉舵的差动舵角反馈值以及横倾角速率值，通过最优控制器解算分离式艉舵指令差动舵角值；S6：通过分离式艉舵指令差动舵角值驱动分离式艉舵完成横倾运动的闭环控制。

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