一种遥操控水下机器人系统的自主作业PID位姿控制模式的控制方法

本发明涉及机器人控制，具体为一种遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法。

背景技术：

1、对比于自主水下机器人(auv)高精度精确的实时定位系统，rovs由于以手柄遥操控的水下机器人系统，所携带的导航系统定位精度不高，约束了rovs水下自主作业的领域，故rovs自主作业能力相对auv系统较弱。然而，rovs结构设计为其水下作业灵活性与可靠性提供了诸多优势：①rovs可在有限空间内搭载相对较多的探测设备；②rovs可通过脐带缆实现水下与水面的实时通；③rovs陆上控制平台的人机界面，可实时反馈水下作业环境、执行情况等。为了保持rovs诸多优势，提升水下作业的自主性，该类水下机器人系统自主作业的任务需求提上日程。

2、目前关于rovs自主完成水下作业的研究多以理论研究模拟为主。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题提出一种遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法，在不改变rovs硬件设备基础上，通过改进rovs底层控制软件部分提升rovs自主作业能力，本发明分析rovs系统控制执行机构特点，设置了一种自整定调整参数的pid控制法，避免了rovs控制模型的构建，且实现了rovs摆脱手柄操作自主完成水下作业的能力，本发明的目的在于克服rovs位姿运动对手柄遥操控的依赖性，在现有定位导航系统精度不高情况下，采用一种自整定pid控制+补偿器法，提升rovs自主水下作业的能力。该方法具有所有控制参数可自调整，自适应于被控对象等特点。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法，包括以下步骤：

3、s1、rovs陆上控制平台将系统由手柄控制模式转为自主作业控制模式；

4、s2、预设rovs期望位姿水下深度、航向角度；

5、s3、调用rovs自主作业位姿控制系统；

6、s4、调用pid控制策略，根据位姿偏差自整定pid控制参数进行，

7、其中陆上控制平台是rovs组成部分之一，主要用于反馈搭载传感器、水下作业环境与位姿状况，位姿控制-rovs是指rovs水下深度、航向角度。

8、所述的rovs陆上控制平台将系统由手柄控制模式转为自主作业控制模式，自主作业控制模式为rovs脱离手柄控制，自主执行水下作业。

9、所述步骤s3中位姿控制是指步骤s2中的水下深度、航向角度。

10、所述步骤s4中位姿偏差是指rovs实际位姿与期望位姿间偏差，pid控制参数是指比例控制参数、积分控制参数与微分控制参数。

11、步骤s4中自整定pid控制参数是指其控制参数根据位姿偏差大小按一定比例自动调整。

12、本发明的有益效果是：本发明提供的一种遥操控水下机器人的自主作业控制模式，能够使水下机器人稳定的、可靠的进行航向和深度运动，保证水下机器人自动按照指定航向和深度运行，脱离手柄对其控制，实现航向运动自主作业。rovs水面试验表明所提自整定pid控制+补偿器法对外界环境具有较强的抗干扰能力，水下试验表明该控制算法具有无超调、响应快且静态误差小等特点，保证了系统航向运动的控制品质。

技术特征：

1.一种遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法，其特征在于：所述步骤s4中，位姿偏差是指rovs实际位姿与期望位姿间偏差，pid控制参数是指比例控制参数、积分控制参数与微分控制参数。

3.根据权利要求1所述的遥操控水下机器人系统的自主作业pid位姿控制模式的控制方法，其特征在于：所述步骤s4中，依据位姿误差大小可以自整定pid控制参数，依据静态误差动态调整补偿器，该方法包含以下步骤：

技术总结本发明公开了一种遥操控水下机器人系统的自主作业PID位姿控制模式的控制方法，包括以下步骤：S1、ROVS陆上控制平台将系统由手柄控制模式转为自主作业控制模式；S2、预设ROVS期望位姿水下深度、航向角度；S3、调用ROVS自主作业位姿控制系统；S4、调用PID控制策略，根据位姿偏差自整定PID控制参数进行。该方法提供的一种遥操控水下机器人的自主作业控制模式，能够使水下机器人稳定的、可靠的进行航向运动，保证水下机器人自动按照指定航向运行，脱离手柄对其控制，实现航向运动自主作业。技术研发人员：周焕银,李国虎,万程,刘金生受保护的技术使用者：东华理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15