基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法
专利汇可以提供基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及海洋 溢油 回收技术领域，具体涉及一种基于分层制导与拖曳 力 补偿的双无人艇协同溢油围捕方法。根据已知的双艇、溢油区 位置 以及溢油漂移速度，由平行导引律得到虚拟领航者下一时刻规划位置；采用LOS法计算出无人艇的期望艏向，并利用艏向控制 算法 得到无人艇的控制 舵 角 ，完成轨迹 跟踪 ；利用在线重新规划双艇期望点位置的方法以及期望速度的计算原理，对误差进行补偿；最终将期望舵角下达给无人艇自动舵装置，使两艘无人艇驶向溢油区完成围捕；相对于现有的溢油围捕技术，本发明能够对轨迹跟踪的误差进行补偿，提高双艇轨迹跟踪 精度 ，实现双无人艇协同高效拖曳围油栏进行围捕溢油工作。，下面是基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法专利的具体信息内容。
1.基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法，其特征在于，包括：
步骤一：假设两艘无人艇的队形中心为虚拟领航者，将虚拟领航者记为R，根据已知的双艇位置、溢油区位置以及溢油漂移速度，采用平行导引律计算，得到R的下一时刻规划位置；
步骤二：根据实时围捕要求以及步骤一所述的R的下一时刻规划位置，通过计算分别得到两艘无人艇的下一时刻规划位置；
步骤三：根据两艘无人艇的当前位置以及步骤二所述的两艘无人艇的下一时刻规划位置，采用LOS算法，通过计算分别得到两艘无人艇的期望艏向，同时利用艏向控制PID算法，通过计算分别得到两艘无人艇的控制舵角，完成轨迹跟踪；
步骤四：根据两艘无人艇的期望位置和两艘无人艇的实际位置，通过计算得到轨迹跟踪的误差，同时采用在线重新规划双艇期望点位置的方法以及期望速度的计算原理，对计算得到的轨迹跟踪的误差进行补偿；
步骤五：根据由拉力传感器和角度传感器测出的浮缆拉力及角度，采用舵力矩公式，产生一个与浮缆力矩大小相等方向相反的舵力矩，通过计算分别得到两艘无人艇的补偿舵角；
步骤六：通过将步骤三所述的两艘无人艇的控制舵角与步骤五所述的两艘无人艇的补偿舵角相加，分别得到两艘无人艇的期望舵角，使两艘无人艇以一定的队形驶向溢油区，完成溢油围捕。
2.根据权利要求1所述的基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法，其特征在于，所述步骤四，包括：
根据两艘无人艇的期望位置和两艘无人艇的实际位置，通过计算得到轨迹跟踪的误差，同时采用在线重新规划双艇期望点位置的方法以及期望速度的计算原理，对计算得到的轨迹跟踪的误差进行补偿；
其中，所述在线重新规划双艇期望点位置的方法以及期望速度的计算原理为：
将误差分为横向误差ΔXij以及纵向误差ΔYij，则有：
上式中，j＝1、2，分别表示双艇的编号；(Xqij,Yqij)表示第Ti时刻双艇的期望位置；(Xij,Yij)表示双艇的实际位置；
将误差分别在垂直于射线L和平行于射线L方向上进行投影，得到在随船坐标系下，双艇轨迹跟踪的误差为：
综合考虑编队队形控制与艇间避碰，须将误差控制在合理范围内，误差阈值的选取与无人艇的尺寸及操纵性、围捕任务、编队要求有关，假设误差须满足：
通过在线重新规划双艇期望点位置的方法以及期望速度的计算原理，对轨迹跟踪的误差进行补偿，得到：
3.根据权利要求1所述的基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法，其特征在于：所述步骤五，包括：
根据由拉力传感器和角度传感器测出的浮缆拉力及角度，采用舵力矩公式，产生一个与浮缆力矩大小相等方向相反的舵力矩，通过计算分别得到两艘无人艇的补偿舵角；
其中，所述计算分别得到两艘无人艇的补偿舵角具体过程为：
实际溢油围捕中，由于围油栏尺寸较大，在围捕溢油的过程中受到的水动力较大，使浮缆传递给无人艇一个较大的转艏力矩：
M＝FLsinφ
上式中，F表示由拉力传感器测出来的浮缆作用在无人艇上的拉力；L表示拉力作用点距无人艇重心的纵向距离，一般取无人艇挺体长度的一半；φ表示由角度传感器测出的浮缆与无人艇中纵剖面的夹角；
为主动补偿浮缆力矩M对无人艇艏向的影响，使无人艇的艏向尽快稳定在期望艏向，需要主动操一舵角，产生与浮缆力矩大小相等、方向相反的力矩，舵力矩的表达式为：
NR＝(xR+αHχH)FNcosδ
上式中，FN表示的是舵的正压力，且有：
αH表示横向力修正因子,tR表示舵的舵力减额分数，χH表示横向力作用线到船舶重心之间的距离，xR表示横向力作用点的纵向坐标，且有 λ为舵展弦比，αR一般取舵角δ；
因此只要满足NR＝-M,就可以避免浮缆力矩对船舶艏向的干扰，即：
解得浮缆力矩补偿舵角：
4.根据权利要求1所述的基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法，其特征在于：所述步骤六，包括：
通过将步骤三所述的两艘无人艇的控制舵角与步骤五所述的两艘无人艇的补偿舵角相加，分别得到两艘无人艇的期望舵角，使两艘无人艇以一定的队形驶向溢油区，完成溢油围捕；
其中，所述两艘无人艇的期望舵角，下达给无人艇的自动舵装置，使其操相应舵角，无人艇即可不受浮缆力矩的干扰，通过LOS法完成轨迹跟踪。
基于分层制导与拖曳力补偿的双无人艇协同溢油围捕方法
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发明内容
具体实施方式
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