本技術(shù)涉及海上橋墩巡檢控制，尤其涉及一種海上無人航行器的控制方法和裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、相關(guān)技術(shù)中，海上大橋橋墩巡檢對橋梁結(jié)構(gòu)安全、交通流暢及經(jīng)濟影響等方面的重要性。海上大橋橋墩巡檢的重要性體現(xiàn)在保障橋梁安全、維護交通暢通和降低經(jīng)濟損失等多個方面。傳統(tǒng)的海上橋墩巡檢方法依賴于人工檢查和基本工具，雖然能夠提供一定的結(jié)構(gòu)健康信息，但存在效率低、風(fēng)險高、檢測范圍有限等問題。對此選擇一種能夠高自動化智能化的檢測設(shè)備，能有效提高檢測效率，降低風(fēng)險。選擇搭載智能檢測設(shè)備的海洋無人航行器能夠最大性能的結(jié)合航行器的靈活性提高檢測效率，降低人工風(fēng)險，擴大檢測范圍。

2、海上大橋橋墩的檢測任務(wù)要求海洋無人航行器按照對應(yīng)的軌跡對橋墩進行相關(guān)的檢測探傷。在工作環(huán)境中會遇到各類外界干擾和影響，需要控制系統(tǒng)對此進行相關(guān)的處理。傳統(tǒng)pid航向控制系統(tǒng)在海域未知、海況未知、船舶控制參數(shù)未知的工況下航行時往往存在對未知干擾應(yīng)對效果差、控制參數(shù)無法優(yōu)化、對未知海域自適應(yīng)能力差等問題。傳統(tǒng)的滑?？刂戚^pid控制具有更強的魯棒性，但在復(fù)雜工作環(huán)境下，控制依舊存在不穩(wěn)定的情況。

3、綜上，相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題有待得到改善。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實施例的主要目的在于提出一種海上無人航行器的控制方法和裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì)，能夠有效提高海上無人航行器在復(fù)雜環(huán)境下的工作穩(wěn)定器。

2、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的一方面提出了一種海上無人航行器的控制方法，所述方法包括以下步驟：

3、搭建所述海上無人航行器的控制模型；

4、獲取所述控制模型的實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和實時模型阻尼參數(shù)；

5、將所述實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和所述實時模型阻尼參數(shù)輸入在線辨識模型，得到修正模型參數(shù)；

6、根據(jù)所述修正模型參數(shù)構(gòu)建滑?？刂泼妫?/p>

7、通過所述滑?？刂泼嫔伤龊Ｉ蠠o人航行器的第一控制數(shù)據(jù)，所述第一控制數(shù)據(jù)包括縱向推力和橫向轉(zhuǎn)艏力矩；

8、通過干擾觀測器獲取所述海上無人航行器在航行過程中的干擾量；

9、根據(jù)所述干擾量調(diào)整所述第一控制數(shù)據(jù)，得到第二控制數(shù)據(jù)；

10、通過所述第二控制數(shù)據(jù)控制所述海上無人航行器的巡檢軌跡。

11、在一些實施例中，所述控制模型包括三自由度運動模型，所述三自由度運動模型如下公式：

12、

13、其中，表示所述海上無人航行器的位置和姿態(tài)信息矩陣；表示η的一階導(dǎo)數(shù)，x,y,分別表示所述海上無人航行器的北向坐標(biāo)、東向坐標(biāo)和艏向角；υ＝[u,v,r]t表示所述海上無人航行器的速度信息矩陣；表示υ的一階導(dǎo)數(shù)u,v,r分別表示所述海上無人航行器的縱向速度、橫向速度和艏向角速度；d＝[du,dv,dr]t表示外界干擾矩陣；τc＝[τu,0,τr]表示控制力和控制力矩組成的控制量矩陣；表示艏搖的旋轉(zhuǎn)矩陣；m表示慣性系數(shù)矩陣；c(υ)表示科氏力和向心力矩陣；d(υ)表示阻尼系數(shù)矩陣。

14、在一些實施例中，所述將所述實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和所述實時模型阻尼參數(shù)輸入在線辨識模型，得到修正模型參數(shù)，包括：

15、根據(jù)實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和所述實時模型阻尼參數(shù)，通過遞推最小二乘法對前一次的模型參數(shù)值進行修正，得到新的模型參數(shù)值作為所述修正模型參數(shù)。

16、在一些實施例中，所述構(gòu)建滑模控制面，包括：

17、將所述海上無人航行器的位置誤差信息轉(zhuǎn)換為速度誤差信息；

18、根據(jù)所述速度誤差信息構(gòu)造所述滑?？刂泼妗?/p>

19、在一些實施例中，所述將所述海上無人航行器的位置誤差信息轉(zhuǎn)換為速度誤差信息，包括：

20、根據(jù)所述海上無人航行器的期望軌跡和實際位置信息確定位置誤差信息；

21、構(gòu)造與所述位置誤差信息對應(yīng)的穩(wěn)定性證明函數(shù)；

22、計算所述穩(wěn)定性證明函數(shù)的導(dǎo)函數(shù)；

23、根據(jù)所述導(dǎo)函數(shù)，通過反步算法確定所述速度誤差信息。

24、在一些實施例中，所述滑?？刂泼嫒缦鹿剑?/p>

25、

26、其中，s1、s2分別表示關(guān)于縱向和橫向速度誤差構(gòu)造的滑模函數(shù)；τ表示積分變量，所述積分變量的范圍為[0,t]；λ1,λ2,λ3表示設(shè)計參數(shù)；ue和ve表示所述速度誤差信息；表示ve的一階導(dǎo)數(shù)。

27、在一些實施例中，所述干擾觀測器如下公式：

28、

29、其中，z＝[zu,zv,zr]t表示構(gòu)造量；表示z的一階導(dǎo)數(shù)；l＝diag{lu,lv,lr}表示所述干擾觀測器的帶寬對角矩陣；lu,lv,lr分別表示所述干擾觀測器的設(shè)計參數(shù)；d＝[du,dv,dr]t表示外界干擾矩陣；表示d的一階導(dǎo)數(shù)；為所述干擾觀測器對干擾的觀測量，v表示所述海上無人航行器的橫向速度；m表示慣性系數(shù)矩陣；c(υ)表示科氏力和向心力矩陣；d(υ)表示阻尼系數(shù)矩陣。

30、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的另一方面提出了一種海上無人航行器的控制裝置，所述裝置包括：

31、第一模塊，用于搭建所述海上無人航行器的控制模型；

32、第二模塊，用于獲取所述控制模型的實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和實時模型阻尼參數(shù)；

33、第三模塊，用于將所述實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和所述實時模型阻尼參數(shù)輸入在線辨識模型，得到修正模型參數(shù)；

34、第四模塊，用于根據(jù)所述修正模型參數(shù)構(gòu)建滑?？刂泼?；

35、第五模塊，用于通過所述滑?？刂泼嫔伤龊Ｉ蠠o人航行器的第一控制數(shù)據(jù)，所述第一控制數(shù)據(jù)包括縱向推力和橫向轉(zhuǎn)艏力矩；

36、第六模塊，用于通過干擾觀測器獲取所述海上無人航行器在航行過程中的干擾量；

37、第七模塊，用于根據(jù)所述干擾量調(diào)整所述第一控制數(shù)據(jù)，得到第二控制數(shù)據(jù)；

38、第八模塊，用于通過所述第二控制數(shù)據(jù)控制所述海上無人航行器的巡檢軌跡。

39、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的另一方面提出了一種電子設(shè)備，包括：

40、至少一個處理器；

41、至少一個存儲器，用于存儲至少一個程序；

42、當(dāng)所述至少一個程序被所述至少一個處理器執(zhí)行，使得所述至少一個處理器實現(xiàn)上述的方法。

43、為實現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實施例的另一方面提出了一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述的方法。

44、本技術(shù)實施例至少包括以下有益效果：本技術(shù)提供一種海上無人航行器的控制方法和裝置、電子設(shè)備及存儲介質(zhì),該方案通過搭建海上無人航行器的控制模型后，獲取控制模型的實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和實時模型阻尼參數(shù)，將實時模型慣性質(zhì)量參數(shù)和實時模型阻尼參數(shù)輸入在線辨識模型得到修正模型參數(shù)，再根據(jù)修正模型參數(shù)構(gòu)建滑?？刂泼婧螅ㄟ^滑?？刂泼嫔珊Ｉ蠠o人航行器的第一控制數(shù)據(jù)，然后通過干擾觀測器獲取海上無人航行器在航行過程中的干擾量后，根據(jù)干擾量調(diào)整第一控制數(shù)據(jù)得到第二控制數(shù)據(jù)，以通過第二控制數(shù)據(jù)控制海上無人航行器的巡檢軌跡，從而可以有效提高海上無人航行器在復(fù)雜環(huán)境下的工作穩(wěn)定器。