CN115122836A - 一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置，涉及水陆两栖车辆技术领域，包括水推器和陆上驱动机构；当水陆两栖车辆需要沿X轴正方向或X轴负方向运动时，利用水推器实现水陆两栖车辆沿X轴正方向或X轴负方向运动；当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向或Y轴负方向运动时，利用水推器和陆上驱动机构实现水陆两栖车辆沿Y轴正方向或Y轴负方向运动；当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，利用陆上驱动机构实现水陆两栖车辆绕Z轴正方向或Z轴负方向转动。本发明可满足水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，能够灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性。

Description

一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置
技术领域
本发明涉及水陆两栖车辆技术领域，特别是涉及一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置。
背景技术
中国拥有漫长的海岸线，水陆两栖车辆具有潜在的经济价值和极高的军事价值。水陆两栖车辆在水陆转换时需要选择合适的登陆地点，需要对水陆两栖车辆在水上的位姿进行微调以满足登陆条件，因此水陆两栖车辆在登陆过程中灵活调整位姿的能力显得尤为重要。
通常对于水陆两栖车辆的水上位姿控制仅靠尾部的水推器进行，此时的水陆两栖车辆是一种欠驱动***。传统控制方法中，陆上和水上的驱动机构相互独立，在水上时仅仅控制水推器的转角和转速进而控制水陆两栖车辆的运动，水推器的工作原理是通过源动力主机带动水泵，高速旋转的水泵将水流从船底的进水口吸入管道，并经过增压做功后，水流以一定的速度从喷嘴喷出，利用水流对船体的反作用力推动水陆两栖车辆运动。水推器带有推力矢量喷口，通过改变矢量喷口的方向和水泵转速，从而实现水陆两栖车辆航行方向和速度的控制。此时水陆两栖车辆是一个欠驱动***，无法实现横移和零转弯半径转弯等运动，同时如果要实现倒车需要放下倒斗，响应速度较慢，无法满足水陆两栖车辆在登陆过程中灵活调整位姿的需求。
综上，如何满足水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，能够灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置，以满足水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，能够灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置，所述装置包括水推器和陆上驱动机构；
当水陆两栖车辆需要沿X轴正方向或X轴负方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为0度时，产生沿X轴正方向或X轴负方向的第一水推力，并利用所述第一水推力推动水陆两栖车辆沿X轴正方向或X轴负方向运动；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为最大度数时，产生沿Y轴正方向的第二水推力、沿X轴正方向的第三水推力和绕Z轴正方向的力矩，并利用所述第二水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴正方向运动，所述陆上驱动机构用于产生沿X轴负方向的第四水推力，并利用所述第四水推力抵消所述第三水推力和所述绕Z轴正方向的力矩；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为最小度数时，产生沿Y轴负方向的第五水推力、沿X轴负方向的第六水推力和绕Z轴负方向的力矩，并利用所述第五水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴负方向运动，所述陆上驱动机构用于产生沿X轴正方向的第七水推力，并利用所述第七水推力抵消所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩；所述设定转角范围为所述最小度数至所述最大度数；
当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，所述陆上驱动机构用于产生绕Z轴正方向或Z轴负方向的第八水推力，并利用所述第八水推力推动水陆两栖车辆绕Z轴正方向或Z轴负方向转动。
可选地，所述装置还包括：
水推器转速控制器，用于控制所述水推器的转速，使所述水推器产生所述第一水推力、所述第二水推力、所述第三水推力、所述绕Z轴正方向的力矩、所述第五水推力、所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩。
可选地，所述装置还包括：
陆上驱动机构转速控制器，用于控制所述陆上驱动机构的转速，使所述陆上驱动机构产生第四水推力、所述第七水推力和所述第八水推力。
可选地，所述装置还包括：
艏向角控制器，用于当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向或Y轴负方向运动时，控制水陆两栖车辆的艏向角朝向固定角度。
可选地，所述陆上驱动机构具体包括左侧驱动轮和右侧驱动轮；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据所述第三水推力和所述绕Z轴正方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮同速反向旋转。
可选地，所述X轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车头的方向；所述X轴负方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车尾的方向；
所述Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆右侧的方向；所述Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆左侧的方向；
所述Z轴正方向和所述Z轴负方向由右手法则确定。
可选地，所述设定转角范围为-30°～30°；所述最大度数为30°；所述最小度数为-30°。
可选地，所述陆上驱动机构为轮式或履带式。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明公开的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，将陆地驱动机构加入水陆两栖车辆水上位姿控制中，与水推器同时工作来控制水陆两栖车辆的位置和姿态，以此实现水陆两栖车辆仅有水推器控制的情况下无法实现的运动，通过同时利用水推器和陆地驱动机构对水陆两栖车辆进行水上位姿控制，实现水陆两栖车辆在水上的三个自由度单独运动及各自由度间耦合运动，包括沿X轴正方向、X轴负方向、Y轴正方向和Y轴负方向的运动以及绕Z轴正方向和Z轴负方向转动的运动，从而满足水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，能够灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性。
附图说明
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明水陆两栖车辆水上位姿控制装置实施例的结构图；
图2为本发明水陆两栖车辆坐标系定义示意图；
图3为传统控制方法水推力作用于水陆两栖车辆示意图；
图4为传统控制方法水推力分解示意图；
图5为本发明水陆两栖车辆的受力分析示意图；
图6为本发明Y向运动的控制框图。
具体实施方式
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。
本发明的目的是提供一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置，以满足水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，能够灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明水陆两栖车辆水上位姿控制装置实施例的结构图。参见图1，该水陆两栖车辆水上位姿控制装置包括水推器101、陆上驱动机构102、水推器转速控制器103、陆上驱动机构转速控制器104和艏向角控制器105。
水陆两栖车辆坐标系定义如图2所示，通常将车辆质心定义为坐标原点，X轴正方向由质心指向车头，Y轴正方向由质心指向车右侧，Z轴方向由右手法则确定。具体的，X轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车头的方向；X轴负方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车尾的方向。Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆右侧的方向；Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆左侧的方向。Z轴正方向和Z轴负方向由右手法则确定。一般水陆两栖车辆在水上运动简化为一个三自由度模型，即沿X和Y的运动和绕Z轴的转动。
在传统控制方法中，水陆两栖车辆在水上时仅仅通过水推器101进行运动控制，当水推器101的转角为θ时，水推器101对水陆两栖车辆产生一个F的推力(水推力，水推器内部叶轮旋转时水对车辆的反作用力)，推力F的作用点在水陆两栖车辆的尾部，推力的作用点与水陆两栖车辆的质心之间的距离为L，如图3所示。对力F进行分解，并移动到水陆两栖车辆的质心，产生沿X轴正方向的力Fx、沿Y轴正方向的力Fy和一个绕Z轴正方向的力矩M，如图4所示。
Fx＝F·cosθ
Fy＝F·sinθ
M＝F·sinθ·L
当θ＝0时，Fy和M都为零，此时水陆两栖车辆可以实现X方向的单自由度运动，当θ不为零时，由于水推器101的转角范围一般为负30度至正30度之间，因此Fx、Fy和M都不为零。此时水陆两栖车辆的运动会是一个X向和Y向及绕Z轴旋转的耦合运动。因此传统的控制方法无法实现水陆两栖车辆的横向运动(仅沿Y方向运动)和绕Z轴旋转控制。但在水陆两栖车辆进行登陆时，车辆姿态的灵活调整能力是影响登陆的速度和成功率的重要因素，传统的控制方法不能很好的满足水陆两栖车辆进行登陆时灵活调整位姿的需求。
针对传统的控制方法不能很好的满足水陆两栖车辆进行登陆时灵活调整位姿的需求。本发明提出了如图1所示的水陆两栖车辆的水上位姿控制装置，该水陆两栖车辆水上位姿控制装置同时控制水陆两栖车辆的陆上驱动机构102(轮式或履带式)和水推器101共同配合实现车辆的水上位姿控制，可以实现水陆两栖车辆在水上的三个自由度单独运动及各自由度间耦合运动，具体为：
当水陆两栖车辆需要沿X轴正方向或X轴负方向运动时，水推器101用于在设定转角范围内转动，直至水推器101的转角为0度时，产生沿X轴正方向或X轴负方向的第一水推力(水推器101不能产生负向的力，需要放下倒斗，改变力的方向)，并利用第一水推力推动水陆两栖车辆沿X轴正方向或X轴负方向运动。
水推器转速控制器103用于控制水推器101的转速，使水推器101产生第一水推力。水推器101的转速即水推器内部叶轮的转速。
本发明水陆两栖车辆水上位姿控制装置对水陆两栖车辆进行X向运动控制时，即水陆两栖车辆沿X正向运动时，利用陆上驱动机构102效率较低，一般仅使用水推器101，使水推器101的转角θ＝0即可。水推器转速控制器103采用传统PID控制器，即可实现X向的速度控制。
当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，水推器101用于在设定转角范围内转动，直至水推器101的转角为最大度数时，产生沿Y轴正方向的第二水推力、沿X轴正方向的第三水推力和绕Z轴正方向的力矩，并利用第二水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴正方向运动，陆上驱动机构102用于产生沿X轴负方向的第四水推力，并利用第四水推力抵消第三水推力和绕Z轴正方向的力矩。
当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，水推器101用于在设定转角范围内转动，直至水推器101的转角为最小度数时，产生沿Y轴负方向的第五水推力、沿X轴负方向的第六水推力和绕Z轴负方向的力矩，并利用第五水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴负方向运动，陆上驱动机构102用于产生沿X轴正方向的第七水推力，并利用第七水推力抵消第六水推力和绕Z轴负方向的力矩。
水推器转速控制器103用于控制水推器101的转速，使水推器101产生第二水推力、第三水推力、绕Z轴正方向的力矩、第五水推力、第六水推力和绕Z轴负方向的力矩。
陆上驱动机构转速控制器104用于控制陆上驱动机构102的转速，使陆上驱动机构102产生第四水推力和第七水推力。
本发明水陆两栖车辆水上位姿控制装置对水陆两栖车辆进行Y向运动控制时，陆上驱动机构102与水推器101共同配合实现车辆的水上位姿控制，陆上驱动机构102配合水推器101后，水陆两栖车辆的受力分析如图5所示。
F1为水陆两栖车辆的左轮(左侧驱动轮)转动时水对水陆两栖车辆的反作用力，F2为水陆两栖车辆的右轮(右侧驱动轮)转动时水对水陆两栖车辆的反作用力，正转时朝X轴正方向，反转时朝X轴负方向，左右轮可以单独控制。F1和F2的大小由驱动轮的转速决定。
具体的，控制器设计如下：
要实现水陆两栖车辆水上沿Y轴移动，即要实现三个控制目标：
1、控制水陆两栖车辆Y向按给定速度Vy运动；
2、控制水陆两栖车辆X向速度为零；
3、控制水陆两栖车辆艏向角朝向固定角度φ。
Y向运动的控制框图如图6所示。
Y向速度控制器(水推器转速控制器103和陆上驱动机构转速控制器104)设计如下：
水陆两栖车辆的Y向运动的动力(水推力F3)均为水推器101提供，两侧轮胎(左侧驱动轮和右侧驱动轮)旋转仅用于平衡水推推力(水推力)F3所产生的转矩(力矩)。为了使水推提供的动力尽可能的用于驱动水陆两栖车辆水上沿Y轴移动，将水推器101的转角转动到最大值θmax或者-θmax。同时控制水推器101的转速使得水陆两栖车辆Y向按给定速度运动。水推器101的转速控制使用传统的PID控制器。水陆两栖车辆要沿Y向运动，则X向的力和绕Z轴的力矩均为零，可以得到下式：
Figure BDA0003687284360000071
求得：
Figure BDA0003687284360000081
其中，L表示水推器质心与水陆两栖车辆质心之前的距离，d表示一侧驱动轮质心与水陆两栖车辆质心之间的距离，F3的大小由水推器101的转速决定，F1和F2的大小与水陆两栖车辆的陆上驱动机构102的转速有关，从上式可以看出，控制水陆两栖车辆Y向运动，需要知道水推器101的转速和水推力F3之间的关系，以及左侧车轮(左侧驱动轮)的转速和水推力F1之间的关系、右侧车轮(右侧驱动轮)的转速和水推力F2之间的关系。水推转速(水推器101的转速)和水推力F3之间的关系可由水推器101的厂家给出。左侧车轮(左侧驱动轮)的转速和水推力F1之间的关系、右侧车轮(右侧驱动轮)的转速和水推力F2之间的关系需要进行试验标定。当已知θ和水推转速时，即可求得F1和F2的大小，并根据标定的曲线计算水陆两栖车辆的陆上驱动机构102两侧的转速，将计算得到的结果作为车轮转速的初始值输入。
艏向角控制器设计如下：
艏向角控制器105用于当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向或Y轴负方向运动时，控制水陆两栖车辆的艏向角朝向固定角度。
通过水陆两栖车辆的左右轮(左右侧驱动轮)来控制水陆两栖车辆的艏向角，利用模糊控制理论设计艏向角控制器，定义目标艏向角φset，实际的艏向角φact，定义艏向角误差E＝φset-φact，误差变化率EC＝Ek-Ek-1；该控制器的输入为每一时刻的E和EC，输出则为水陆两栖车辆左右轮的转速。将偏差E和误差变化率EC及输出U分为七个模糊集：负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(Z)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。设计模糊控制表如表1所示。
表1设计的模糊控制表
Figure BDA0003687284360000091
X向速度控制器(陆上驱动机构转速控制器104)设计如下：
要实现水陆两栖车辆的横向运动，即控制水陆两栖车辆的X向速度为零。设计水陆两栖车辆X向的速度模糊控制器。定义X向目标速度Vset，实际的艏向角Vact，定义艏向角误差E＝Vset-Vact，误差变化率EC＝Ek-Ek-1；该控制器的输入为每一时刻的E和EC，输出为F1和F2合力的变化量。将偏差E和误差变化率EC及输出U分为七个模糊集：负大(NB)，负中(NM)，负小(NS)，零(Z)，正小(PS)，正中(PM)，正大(PB)。设计模糊控制表和艏向角模糊控制表相同。
通过模糊控制器求出F1和F2合力的变化量U，在改变X向合力的同时，不增加额外的转矩，故F1和F2的更新规则为：
Figure BDA0003687284360000092
更新F1和F2后再根据标定的曲线计算水陆两栖车辆两侧车轮的转速。
由于艏向角控制器和X向速度控制器最终都是对水陆两栖车辆左右轮的转速进行控制，设向量δv1＝[v1 v2]T为艏向角控制器计算得到的水陆两栖车辆左右轮的转速变化量，δv2＝[v1 v2]T为X向速度控制器计算得到的水陆两栖车辆左右轮的转速变化量。最终的水陆两栖车辆左右轮的转速变化量δv＝αδv1+(1-α)δv2。α的取值规则设计如下：
Figure BDA0003687284360000101
其中e为艏向角误差的绝对值，
Figure BDA0003687284360000102
为一常量角度。即当e大于
Figure BDA0003687284360000103
时，全部由艏向角控制器作用，当e小于
Figure BDA0003687284360000104
时，由艏向角控制器和X向速度控制器共同作用，e越小，艏向角控制器作用越小。
当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，陆上驱动机构102用于产生绕Z轴正方向或Z轴负方向的第八水推力，并利用第八水推力推动水陆两栖车辆绕Z轴正方向或Z轴负方向转动。
陆上驱动机构转速控制器104用于控制陆上驱动机构102的转速，使陆上驱动机构102产生第八水推力。
本发明水陆两栖车辆水上位姿控制装置对水陆两栖车辆进行绕Z转动时，水陆两栖车辆的左右两侧车轮同速反向转动，即可实现水陆两栖车辆在水上绕Z转动。陆上驱动机构转速控制器104采用传统PID控制器，实现绕Z转动的速度控制。
该实施例中，设定转角范围为最小度数至最大度数，最大度数为30°，最小度数为-30°，设定转角范围为-30°～30°。
具体的，陆上驱动机构102为轮式或履带式。陆上驱动机构102包括左侧驱动轮和右侧驱动轮。当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，左侧驱动轮和右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据第三水推力和绕Z轴正方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，左侧驱动轮和右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据第六水推力和绕Z轴负方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，左侧驱动轮和右侧驱动轮同速反向旋转。由公式
Figure BDA0003687284360000111
和
Figure BDA0003687284360000112
可知，第三水推力、第六水推力、绕Z轴正方向的力矩和绕Z轴负方向的力矩需根据参数θ、L和d确定。
此外，若不使用水推器101实现水陆两栖车辆沿X轴正方向或X轴负方向运动，仅使用陆上驱动机构102也可实现在X向运动，由于传统方法(仅用水推器)能实现沿X轴正方向或X轴负方向运动，因此使用水推器驱动即可实现水陆两栖车辆在X向运动，若使用两侧驱动轮(左侧驱动轮和右侧驱动轮)实现X向运动，则需要两侧驱动轮同速同向转动，而两侧驱动轮同速同向旋转时无法实现水陆两栖车辆Y向运动。
本发明为解决水陆两栖车辆灵活调整位姿的需求，使得水陆两栖车辆能够在登陆或者其它狭窄的地带行驶时，灵活调整位姿，提高水陆两栖车辆的通过性，提出了一种水陆两栖车辆的水上位姿控制装置，将水陆两栖车辆的陆上驱动机构(轮式或履带式)和水推器共同配合实现水陆两栖车辆的水上位姿控制，通过将陆地驱动机构(轮式或履带式)加入水陆两栖平台(水陆两栖车辆)水上位姿控制中，与水推器同时工作来控制两栖平台(水陆两栖平台)的位置和姿态，以此实现水陆两栖车辆仅有水推器控制的情况下无法实现的运动。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、同时利用水推器和陆地驱动机构(轮式或履带式)对水陆两栖车辆进行水上位姿控制。
2、设计Y向运动***控制框图所示的控制过程，将水陆两栖车辆沿Y向运动控制分解三个控制目标，控制Y向按给定速度运动，控制水陆两栖车辆艏向角为固定朝向及控制X向速度为零，并为三个控制目标分别设计控制器。
3、基于第2点中的Y向速度控制器，为使水推器提供的推力最大效率的为Y向运动提供动力，将水推转角(水推器的转角)控制量置为固定值，即θmax或者-θmax，这样既提高能量效率，又能降低控制器复杂度。
4、基于第2点中的X向速度控制器设计，X向速度控制器输出的是X方向的推力变化量U，为了使不增加额外的力矩，F1和F2各增加U/2。
5、在Y向运动控制***中，两栖车的车轮转速受到艏向角控制器和X向速度控制器共同控制，设计系数α，艏向角控制器的作用随艏向角误差的绝对值增大而增大，当误差绝对值大于某一个设定值时，水陆两栖车辆的车轮转速全部由艏向角控制器控制。
6、绕Z轴(零转弯半径)旋转通过水陆两栖车辆左右两侧车轮同速反向转动实现。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文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。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述装置包括水推器和陆上驱动机构；
当水陆两栖车辆需要沿X轴正方向或X轴负方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为0度时，产生沿X轴正方向或X轴负方向的第一水推力，并利用所述第一水推力推动水陆两栖车辆沿X轴正方向或X轴负方向运动；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为最大度数时，产生沿Y轴正方向的第二水推力、沿X轴正方向的第三水推力和绕Z轴正方向的力矩，并利用所述第二水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴正方向运动，所述陆上驱动机构用于产生沿X轴负方向的第四水推力，并利用所述第四水推力抵消所述第三水推力和所述绕Z轴正方向的力矩；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，所述水推器用于在设定转角范围内转动，直至所述水推器的转角为最小度数时，产生沿Y轴负方向的第五水推力、沿X轴负方向的第六水推力和绕Z轴负方向的力矩，并利用所述第五水推力推动水陆两栖车辆沿Y轴负方向运动，所述陆上驱动机构用于产生沿X轴正方向的第七水推力，并利用所述第七水推力抵消所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩；所述设定转角范围为所述最小度数至所述最大度数；
当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，所述陆上驱动机构用于产生绕Z轴正方向或Z轴负方向的第八水推力，并利用所述第八水推力推动水陆两栖车辆绕Z轴正方向或Z轴负方向转动。
2.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
水推器转速控制器，用于控制所述水推器的转速，使所述水推器产生所述第一水推力、所述第二水推力、所述第三水推力、所述绕Z轴正方向的力矩、所述第五水推力、所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩。
3.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
陆上驱动机构转速控制器，用于控制所述陆上驱动机构的转速，使所述陆上驱动机构产生第四水推力、所述第七水推力和所述第八水推力。
4.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述装置还包括：
艏向角控制器，用于当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向或Y轴负方向运动时，控制水陆两栖车辆的艏向角朝向固定角度。
5.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述陆上驱动机构具体包括左侧驱动轮和右侧驱动轮；
当水陆两栖车辆需要沿Y轴正方向运动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据所述第三水推力和所述绕Z轴正方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要沿Y轴负方向运动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮的旋转方向和旋转速度根据所述第六水推力和所述绕Z轴负方向的力矩确定；当水陆两栖车辆需要绕Z轴正方向或Z轴负方向转动时，所述左侧驱动轮和所述右侧驱动轮同速反向旋转。
6.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述X轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车头的方向；所述X轴负方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆的车尾的方向；
所述Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆右侧的方向；所述Y轴正方向为由水陆两栖车辆的质心指向水陆两栖车辆左侧的方向；
所述Z轴正方向和所述Z轴负方向由右手法则确定。
7.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述设定转角范围为-30°～30°；所述最大度数为30°；所述最小度数为-30°。
8.根据权利要求1所述的水陆两栖车辆水上位姿控制装置，其特征在于，所述陆上驱动机构为轮式或履带式。
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