一种水下ROV机器人的控制系统的制作方法

一种水下rov机器人的控制系统
技术领域
1.本发明涉及水下机器人控制技术领域，具体涉及一种水下rov机器人的控制系统。


背景技术：

2.水下rov机器人对船舶清洗、海洋资源勘探、大坝水下设备维护，海洋生物观测，为人类进一步的探索开发海洋资源提供了强有力的帮助，目前由于海洋环境恶劣及其水下环境复杂，由人力进行船舶清洗及水下勘探作业任务时，会受到人员安全及作业范围限制而引发的安全事故，并且存在作业效率低下，费用高而达不到预期的效果，因此对水下结构体的安全检测与维护也是非常重要的。
3.目前存在的水下rov机器人，无法同时实现既满足水下探测，又能实现自动贴壁，同时又能够抵抗3.0节洋流的功能，由于水下机器人的环境复杂干扰源较多，水下机器人控制系统要想保持控制姿态的稳定性、响应的快速性，及位置的准确性是有相当大的控制难度的。
4.因此，如何提供一种能够提高水下机器人的姿态稳定性、响应的速度性和位置的准确性是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明能够实现水下探测、自动贴壁及抵抗3.0节洋流的一种水下rov机器人的控制系统，能够大幅度的提高水下机器人的姿态稳定性、响应的速度性和位置的准确性。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明公开了一种水下rov机器人的控制系统，包括：位于地面的水上控制系统和位于水下rov机器人的水下控制系统；
8.所述水上控制系统包括遥控单元，用于接收工作模式的选择指令和所述水下控制系统采集的数据，向所述水下控制系统发送航姿控制指令；
9.所述水下控制系统包括数据采集单元、微处理器和运动控制单元；
10.所述数据采集单元实时采集的数据包括所述水下rov机器人的航姿数据和周围的图像；
11.所述运动控制单元包括位于所述水下rov机器人不同方向位置的多个推进器；
12.所述微处理器接收所述实时采集的数据以及所述航姿控制指令，对不同方向位置的推进器的推力值进行计算并发送至相应的推进器，控制所述位于水下rov机器人实现贴壁动作和多种运动动作。
13.优选的，所述水下控制系统还包括数据收发单元，所述数据收发单元与所述遥控单元通过网口的方式进行通讯，数据进行交互时打包为不同的报文帧，报文帧设置地址标识符及crc校验，通过判断地址标识符与crc校验进行数据处理，并依次的对数据进行发送及接收。
14.优选的，所述遥控单元包括无线遥控器和地面站，所述无线遥控器通过2.4g无线通讯与地面站的上位机进行通讯，地面站的上位机与微处理器通过网口进行数据通讯。
15.优选的，所述工作模式为自动工作模式时，所述遥控单元向所述微处理器发送航姿控制指令，所述微处理器采用串级pid的控制算法对运动控制单元进行双闭环控制；
16.所述串级pid包括角度环pid控制器和角速度环pid控制器；所述角度环pid控制器根据期望角度与实际角度做差获得角度偏差值，然后根据角度闭环pid进行偏差调整获得期望角速度，将所述期望角速度传输到角速度pid控制器，形成角度环；
17.角速度环pid控制器根据期望角速度结合水下rov机器人实时的实际角速度反馈值，输出推力值，并转换成pwm占空比控制相应的推进器，形成角速度环。
18.优选的，所述微处理器根据所述航姿控制指令执行姿态闭环控制过程：
19.计算水下机器人俯仰角pid值、横滚角pid值，横滚角pid值、俯仰角pid值带有正负号；
20.通过串级pid的控制算法计算水下rov机器人垂推推进器的pid输出值，进一步得到推力值，控制俯仰角、横滚角的推力方向；
21.所述推力值施加到每个垂推推进器上。
22.优选的，所述微处理根据所述航姿控制指令执行深度闭环控制过程：
23.计算水下机器人水深深度pid值，水深pid值带有正负号；
24.通过串级pid的控制算法计算水下rov机器人垂推推进器的pid输出值，进一步得到推力值，控制垂推推力方向；
25.所述推力值施加到每个垂推推进器上。
26.优选的，所述微处理根据所述航姿控制指令执行航向闭环控制过程：
27.计算水下机器人航向角pid值，航向角pid值带有正负号；
28.通过串级pid的控制算法计算水下rov机器人进退推进器的pid输出值，进一步得到推力值，控制航向角的推力方向；
29.所述推力值施加到前后每个进退推进器上。
30.优选的，所述微处理根据所述航姿控制指令执行自动贴壁控制过程：
31.所述所述数据采集单元测量水下rov机器人到壁面的实际距离；
32.根据所述实际距离计算横滚角pid值、俯仰角pid值、航向角pid值和水深pid值，俯仰角pid值、横滚角pid值、水深pid值、航向角pid值带有正负号；
33.通过串级pid的控制算法计算相应推进器的pid输出值，进一步得到推力值，将所述推力值叠加到水下rov机器人侧推推进器中；
34.随着壁面角度的不断变化，根据获得的实际距离进行实时的姿态及壁面贴合程度的调整。
35.优选的，所述工作模式为手动工作模式时，所述遥控单元计算出推进器的推力值并将推力值下发至所述微处理器，实现对水下rov机器人的姿态、定深、航向的控制。
36.优选的，所述航姿数据包括姿态、深度、距离、超短基线和速度的数据；所述航姿数据经过微处理器的融合算法处理后，发送至所述遥控单元进行显示及处理。
37.优选的，所述水上控制系统包括电源站，所述电源站中有光电转换器电力猫，用于将脐带缆中的光信号转换成电信号，为水下rov机器人供电的同时利用脐带缆通过电力载
波实现网络通讯将数据回传到地面同时通过脐带缆的电力载波网络通讯将指令下发到水下rov机器人，实现水下与水上的信息交互。
38.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
39.本发明结合串级pid控制算法能够快速、准确响应水上控制系统下发的航姿控制指令，执行前进、后退、左转、右转、左移、右移、上浮、下潜动作，将角度控与角速度相结合的方式组成串级pid，在串级pid的控制中角速度内环是及其重要的，将角速度进行较好的闭环控制，极大地改善了动态特性及稳定性，通常将角速度称为增稳环节，而角度外环体现的是对水下机器人姿态的精准控制，有效增加了控制系统的响应速度和稳态精度。
40.本发明采用的是有缆控制，与无缆蓄电池提供动力的水下机器人相比较，有缆的水下机器人不受电源动力的影响，可以工作在复杂的深海区域下作业，同时也可以执行更复杂的姿态动作，水下机器人会使水下的作业变得更加的安全、快捷，水下机器人代替人工作业，能够提高安全系数，减少人工成本。
附图说明
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
42.图1为本发明实施例提供的水下rov机器人控制系统的总流程图；
43.图2为本发明实施例提供的水下rov机器人的推进器安装效果示意图；
44.图3为本发明实施例提供的水下rov机器人控制系统自动工作模式流程图一；
45.图4为本发明实施例提供的水下rov机器人控制系统自动工作模式流程图二；
46.图5为本发明实施例提供的pid控制算法原理图；
47.图6为本发明实施例提供的串级pid实现双闭环控制算法原理图。
具体实施方式
48.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明实施例公开了一种水下rov机器人的控制系统，参见图1，包括：位于地面的水上控制系统和位于水下rov机器人的水下控制系统；
50.水上控制系统包括遥控单元，用于接收工作模式的选择指令和水下控制系统采集的数据，向水下控制系统发送航姿控制指令；
51.水下控制系统包括数据采集单元、微处理器和运动控制单元；用于水下作业状态数据采集，并接受水上遥控指令，通过解算控制运动调整设备(多路推进器)，以控制水下rov机器人实现基础的旋转、平移、俯仰、升潜、进退功能。
52.数据采集单元实时采集的数据包括水下rov机器人的航姿数据和周围的图像；
53.运动控制单元包括位于水下rov机器人不同方向位置的多个推进器；
54.微处理器接收实时采集的数据以及航姿控制指令，对不同方向位置的推进器的推力值进行计算并发送至相应的推进器，控制位于水下rov机器人实现贴壁动作和多种运动动作。
55.在一个实施例中，水上控制系统包括遥控单元和动力单元，动力单元即电源站与遥控单元和水下控制系统电性连接，提供电源供应；遥控单元与采控单元通过脐带缆连接，用于接收采控单元传回的水下数据并进行显示，同时下发预设、调整等指令，远程遥控水下机器人。
56.电源站中有光电转换器电力猫，能将脐带缆中的光信号转换成电信号实现水下与水上的信息交互，通过地面站启动上位机程序，进而开启启动水下机器人。
57.遥控单元包括无线遥控器和地面站，地面站接收无线遥控器的控制信息，无线遥控器和/或地面站对数据采集单元采集的数据进行显示，以及对航姿控制指令进行显示。
58.本实施例中，地面站接收到采集数据后，按需进行界面显示，并与无线遥控器设置的预定值对比，预定值指的是期望值例如姿态采集到的数据是30度，期望到达50度的位置为预定值。将对比差值结合实时遥控指令，同时下发至微处理器，微处理器接受到指令后，对指令数据进行解算，并将解算结果推送至多路推进器以控制水下rov机器人实现基础的旋转(航向环)、平移、俯仰、升潜、进退动作。
59.在一个实施例中，数据采集单元采集的数据包括姿态、深度、距离、超短基线、速度、图像的数据；这些数据经过微处理器的融合算法处理后，通过数据收发单元发送至水上显示遥控单元。
60.数据收发单元与所述遥控单元通过网口的方式进行通讯，数据进行交互时打包为不同的报文帧，报文帧的帧头帧尾设置地址标识符，报文帧还设置crc校验，通过判断地址标识符与crc校验进行数据处理，并依次地对数据进行发送及接收。
61.本实施例中，数据采集单元包括mems姿态传感器、深度计传感器、距离传感器、usbl(超短基线)、速度传感器dvl、超声波传感器以及水下摄像头。
62.mems姿态传感器采用mems航姿参考系统，mems参考系统包含陀罗仪、加速度计、地磁，能够计算出机器人当前的航向角度、俯仰角度、横滚角度、以及机器人在空间坐标系x、y、z三个轴上的旋转角速度及线加速度；
63.深度传感器为压力式传感器，采用压力方式计算深度，通过采集不同深度的压力值通过压力转换计算出实际的深度，换算出当前的水深，采用rs232通讯方式；
64.距离传感器采用声波进行距离测量从而获的机器人相对于物体的实际距离；
65.超短基线也是通过声学测距进而得到机器人的位置信息；
66.超声波传感器采用声波测距，从而实现了水下机器人对壁面距离的精准测算；
67.水下摄像头在机器人本体上共安装了6个，分别在机器人左前右前、左后右后、上部、下部，分别采集机器人各个方位的图片信息，如果进入自动贴壁模式则是采集的壁面图像信息。
68.在一个实施例中，水下控制系统包括还包括电源模块，用于提供备用动力源。
69.在一个实施例中，多路推进器包括垂推推进器、侧推推进器和进退推进器，旋转和平移指令控制设置在机器人上的侧推推进器、定深指令控制设置在机器人上的垂推推进器、进退指令控制设置在机器人上的进退推进器。推进器可以为螺旋桨结构。
70.其中推进器的设置，可以根据推进角度和利用率做综合考量。例如，若要求推进器动力利用率做高实现，此时不存在分力的情况，则若要实现旋转调整时，侧推螺旋桨不低于两个；实现俯仰调整时，垂推螺旋桨不低于两个。
71.在一个实施例中，水下rov机器人共有7个推进器，分布在机器人本体的顶部、前后、中部的位置，如图2所示顶部的推进器编号为1、2、3、成三角形式的安装布局，推进器以垂直方式进行安装，中部推进器的编号为4、5左右以水平对称的方式进行安装，前后推进器的编号分别为6、7，以前后水平对称的方式进行安装。
72.在一个实施例中，水下rov机器人的控制系统的控制过程如下：
73.步骤1、遥控单元向微处理器(arm微处理器)下发指令，并启动水下rov机器人。
74.步骤2、通过数据采集单元采集水下数据信息，并将采集到的信息发送至遥控单元。
75.步骤3、遥控单元选择机器人的工作模式，然后根据微处理器上传的数据采集单元采集的水下数据信息，对水下rov机器人预定的位置和姿态进行预期值数据下发，微处理器采用串级的pid算法进行运动控制运算，并将运算的结果下发到水下rov机器人的推进器上。
76.步骤4、通过无线遥控器将设定的期望值下发到微处理器，微处理器将设定的期望值与数据采集单元采集到的实际姿态信息进行串级pid运算，能够有效的抑制积分快速收敛的功效。串级pid运算实现双闭环控制：外环是角度环，外环串级pid数据处理后将处理的数据传输给内环，内环为角速度环，内环将通过角速度与角度外环进行串级pid运算，最后内环将处理后的最终数据进行累加整合，得到推进器的最终推力值，并将运算处理后的数据由水控制系统主控舱的arm微处理器分配到水下rov机器人的推进器上。
77.步骤5、然后根据rov机器人的不同姿态控制，将得到的最终推力值传输给脉冲驱动模块，脉冲驱动模块根据推进器的工作特性转换成pwm脉冲信号进而控制7个推进器。
78.其中，水下rov机器人的控制模式分为手动模式和自控模式。
79.水下机器人的自控模式分为自动控制模式和自动贴壁模式。其中，自动控制模式包含姿态环控制，深度环控制，航向环控制。
80.手动模式对水下rov机器人的控制方法如下：
81.水上控制系统将机器人的工作模式选择为手动模式；
82.手动模式下采用自由控制，通过地面站计算出九个推进器的推力并将推力值下发，实现对机器人的姿态、定深、航向的控制；
83.无线遥控器控制地面站向水下机器人发送前进、后退、下潜、上浮、左转、右转、左移、右移信息后，地面站将接收到遥控器的控制信息，并将实现上述动作的电机施加推力，进而实现上述动作的控制。
84.根据推进器的工作原理及工作特性，水下机器人arm处理器与推进器驱动模块采用i2c的通讯方式，将推进器的推力值转换成pwm占空比的方式，下发到各个推进器上，进而控制推进器的工作。
85.如图3所示，自控模式对水下rov机器人的控制方法如下：
86.水上控制系统将工作模式调整为自动控制模式；
87.无线遥控器控制地面站向水下机器人发送航向环控制指令，控制机器人的左转右
转，arm微处理器接收到数据后通过串级pid控制器进行积分限制快速响应机制分别计算出前后两个电机的推力值，实现对水下机器人航向环的闭环控制；
88.无线遥控器控制地面站向水下机器人发送水平平移指令，控制机器人的左移右移，arm微处理器接收到数据后将左移右移的推进器附加航向环功能，通过串级pid控制器进行积分限制快速响应机制，分别计算出前后两个电机的推力值，施加相同的正向推力与负向推力，并将推力值下发到水下机器人的前后两个电机上，进而实现水下机器人在水平平移的过程中也具有，航向闭环控制；
89.无线遥控器控制地面站向水下机器人发送前进后退指令，主控舱arm微处理器接收到数据后，将航向环的航向信息施加到前进后退的推进器中，使前进后退的推进器也具有航向保持功能，通过串级pid进行积分限制快速响应处理数据，并将处理后的推力值下发到前进后退的推进器中，进而实现前进后退主推推进器数值其中也包含航向闭环控制。
90.需要说明的是，航向环具体的控制，首先显示遥控单元向机器人下发期望航向角度，机器人收到期望航向角度后与机器人采集到的航向角度进行串级pid运算，运算后得到航向角pid值，然后水下机器人主控板对航向信息进行判断，并根据判断结果在航向pid值前添加正负号，最后将添加了正负号的pid值累加整合到推进器上，得到前后推进器的pid输出值进而控制机器人改变航行。
91.无线遥控器控制地面站向水下机器人发送定深深度环控制指令，主控舱arm微处理器接收到深度环定深信息后，进行串级pid对深度数据进行积分限制处理，并将计算处理后的运算结果下发到试下机器人上部三个垂直推进器上，三个推进器施加相等的正向推力，进而实现定深深度环控制。
92.需要说明的是，姿态环和定深环的具体控制过程，遥控单元对水下机器人下发期望俯仰角度值、横滚角度值、定深深度值，水下机器人接收到数据后与机器人主控板采集到的mems姿态传感器的航向角数据，进行串级pid运算得到pid运算后的俯仰角度值、横滚角度值、定深深度值进行运算，对水下机器人顶部每个推进器实现俯仰角、横滚角、定深时的动作进行判断，并根据判断在俯仰角、横滚角、定深值前添加正负号，最后将添加了正负号的三项pid值累加整合到推进器上，得到顶部每个推进器的pid最终的推力输出值。
93.水上控制系统将工作模式调整为自动贴壁模式：
94.无线遥控器控制水面控制系统地面站，地面站向水下机器人发送下潜指令，当水下机器人下潜到指定的深度后，布局在水下机器人侧面的四个距离传感器，会通过超声波测距仪测量出机器人到壁面的实际距离，此时将获得的距离传感器数值通过串级pid控制器进行运算，运算输出电机推力值，并将距离传感器计算出的推力值叠加到前后，上浮下潜的推进器中，随着壁面角度的不断变化，水下机器人会根据获得的距离传感器的数据进行实时的姿态及壁面贴合程度的调整。
95.在贴壁过程中，上部的三个推进器负责上浮、下潜的动作及靠近船底地面执行自动贴合面贴合动作，中部的四个推进器负责前进、后退动作，前后两个侧推推进器负责左移右移靠近船舷两侧的壁面是执行自动贴合动作。具体控制过程如下：
96.遥控单元将微处理器的控制模式调为自控模式，通过无线遥控器控制地面站向水下rov机器人下发左右移指令，控制水下机器人航向与目标船舶航向保持平行状态，姿态处于正对着船舶壁面的姿态，水下机器人通过主控核心板采集到距离传感器传回的距离信
息，判断距离的长短机器人会自动锁定目标壁面，并根据判断距离传感器的数值对目标壁面进行自动跟随与回退，微处理器采用串级的pid控制算法，分别计算出上部三个推进器及前后两个侧推推进器的pid输出值，从而实现水下机器人的航向，定深闭环控制及通过声学测距传感器实现自动贴壁的功能。
97.通过无线遥控器控制地面站向水下rov机器人下发下潜指令，通过水下摄像头观察机器人周围环境，判断机器人是否到达船舶底面，水下机器人到达船舶底面后机器人顶面正对船底，通过自控定深定在船底的范围内，同时通过判断距离传感器传回的数值对船底面进行锁定并对目标壁面进行自动跟随与回退，微处理器采用串级pid的控制算法，分别计算出顶部三个推进器及前后两个侧推推进器的pid输出值，从而实现水下机器人的航向，定深闭环控制及通过声学测距传感器实现自动贴壁功能.
98.通过无线遥控器控制地面站向水下rov机器人下发前进、后退、左移、右移、左转、右转、上浮、下潜指令信息后，微处理器执行上述的动作时，对每部的推进器施加推力值，计算出串级pid输出值进行累加整合，得出每部推进器的最终推力值，每部的最终推力值通过微处理器脉冲转换模块转换成pwm脉冲，将脉冲信号传输给每部的推进器，进而控制推进器的工作。
99.船舷侧自动贴合与船底部自动贴合的控制步骤中，首先遥控单元向水下rov机器人下发期望航向角与期望深度指令，微处理器接收到控制指令后与水下机器人采集到的航向角信息与深度信息进行串级pid运算，得到航向角的pid值与深度值，然后微处理器对实现的航向与水深动作进行进行推力判断，并根据判断结果对航向角pid值与水深pid值添加正号或负号，最后将添加正负号的航向角的pid值与水深pid值最终值累加整合到推进器上，得到顶部与前后部推进器的pid输出值。
100.运动调整可以单独指令，也可组合指令。多种基础运动调整的组合，可以实现特定的功能，比如定深、自动贴壁等。
101.在一个实施例中，在自控模式下，微处理器采用串级pid的控制算法，分别计算出7个推进器的pid输出值，实现对机器人的姿态闭环、定深闭环、航向闭环的控制，显示遥控单元向水下机器人下发前进、后退、左转、右转、左移、右移、上浮、下潜指令，指令信息下发给机器人，将推进器的推力值下发给每一个推进器实现上述的动作指令，主控板通过串级pid的控制运算，将计算出的pid输出值进行累加整合，得到推进器的最终推力值，根据推进器的特性关系，将最终的推力值通过脉冲转换模块转换成pwm脉冲信号，信号转换完成后发送给每个推进器，进而控制7个推进器的工作。
102.机器人航向姿态保持会根据mems的航姿数据，通过串级pid调节实时的控制6、7电机不断的给予正向与反向的推力，进而控制水下机器人航向的保持动作，mems航姿传感器的范围为+-180度，通过遥控单元下发负向角度，6推进器给予正向推力，7号推进器给予负向推力进而实现左转动作。遥控单元下发正向角度，6推进器给予负向推力，7推进器给予正向推力则实现右转动作，给予4、5推进器正向推力则实现前进动作，给予4、5推进器负向推力则实现后退动作，给预6、7推进器正向推力则实现左移动作，给予6、7推进器负向推力则实现右移动作，给予1、2、3推进器正向推力则实现下潜动作，给予1、2、3推进器负向推力则实现上浮动作。
103.在一个实施例中，串级pid包括角度环pid控制器和角速度环pid控制器；角度环
pid控制器根据航向角度的偏差获得期望角度，结合水下rov机器人实时的实际角度反馈值，计算出所需要的实时推进器转速，即期望角速度，传递给角速度环pid控制器，形成角度环；角速度环pid控制器根据期望角速度结合水下rov机器人实时的实际角速度反馈值，输出推力值，并转换成pwm占空比控制相应的推进器，形成角速度环。
104.参见图5，pid控制器是一种线性控制器，根据给定期望值和实际输出值的偏差构成控制偏差：
105.e(t)＝yd(t)-y(t)
106.pid的控制率为：
[0107][0108]
其中，k
p
为比例系数，ti为积分时间常数，td为微分时间常数，pid个校正环节为：
[0109]
(1)比例环节：成比例的反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。但是比例环节不能消除稳态误差。
[0110]
(2)积分环节：主要是消除静态误差，消除系统的偏差。积分作用的强弱取决于积分时间常ti,ti越大积分作用越弱，反之则越强。
[0111]
(3)微分环节：反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
[0112]
参见图6，本实施例串级pid的原理：
[0113]
外环输入为角度，输出为角速度，内环输入为角速度输出为pwm增量，使用串级pid分为角度环控与角速度环控制，主调为角度环(外环)，副调角速度环(内环)参数整定原则先内后外，横滚、俯仰的控制算法与调整参数基本一致，获得轴姿态的角度差，将此值乘以角度系数p后进行积分限幅，限幅是必要的，要不然水下机器人在进行航向转向、俯仰、横滚动作时很容易引发震荡，作为角速度控制器与陀罗仪的当前角速度作差得到角速度偏差，乘以kp得到p，在i小于限幅值与i值异号后将姿态或航向偏差累加到i中，将pid三者相加并限幅得到最终的pid输出。
[0114]
单极pid与串级pid相比较以改变航向为例，单极pid航向偏差与当前航向位置的差值，经由pid控制器输出推力值控制电机转速，一般情况下水下机器人会很顺利的将航向转到期望的航向角度，水下机器人在水下若流速较小的情况下单极pid让推进器以速度v进行转动，推进器可以转动相应的v,但是如果水下流速较快的情况下，这时阻力就会增大，推进器转速就不会达到v，而单极pid又不会增加输出值，就会造成很难达到期望的航向角度，而为了解决这个问题我们可以让推进器的实际转速，与目标速度的差值做个偏差添加一个新的pid,第一个pid根据航向角度的偏差计算出所需要的推进器转速传递给第二个pid,第二个pid根据推进器实际转速反馈输出合适的推力值通过pwm控制推进器。
[0115]
角度单极pid紧紧考虑的是水下机器人的航向角度信息，而没有进一步的去控制它的角速度，串级pid采用的是角度p和角速度pid的双闭环控制，角度的偏差作为期望值输入到角速度控制器中(角度的微分就是角速度)，本控制算法是将角度控与角速度相结合的方式组成串级pid，在串级pid的控制中角速度内环是及其重要的，若能够将角速度进行较好的闭环控制，能够极大的改善动态特性及稳定性，通常将角速度称为增稳环节，而角度外
环体现的是对水下机器人姿态的精准控制。
[0116]
以上对本发明所提供的水下rov机器人的控制系统进行了详细介绍，本实施例中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0117]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本实施例中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本实施例所示的这些实施例，而是要符合与本实施例所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。