AUV浮力调节系统设计及控制策略研究
发布时间：2021-01-15 13:54
随着高新技术的不断发展,人类开发和利用海洋资源的装备也在不断更新,作为一种海洋探测平台,AUV的技术水平和功能也日趋成熟。然而,复杂的海洋调查和海洋工程任务要求AUV能够航行得更远,能源带载量一定的情况下,必须降低能耗。目前,大部分AUV出于安全的考虑设计成正浮力,并且由于海洋密度变化等因素,正浮力总量相对较大,因此存在平衡舵角和直航攻角,增加航行阻力和能耗。因此,本文提出一种浮力调节系统,以小排量的主动调节为主,实现精确调节,具有可靠性高,系统体积重量小的优点,并提出一种基于此浮力调节系统的深度控制策略,使得舵角、攻角减小。主要内容及成果如下:分析了存在平衡舵角和直航攻角的因素,确定增加浮力调节系统的必要性,对影响AUV最大浮力调节量的因素包括海水密度变化以及壳体压缩变化进行了研究,得到了浮力调节系统的最大浮力调节量。采用AMESim软件对浮力调节系统液压原理图进行了动态仿真,验证了选购元件的可行性,然后搭建浮力调节系统实验平台,测试了相关参数,并与仿真结果进行了比对,验证了仿真的有效性,同时为浮力调节系统的实现提供保证。建立了AUV运动模型和动力学模型,并对纵垂面的相关水动力系数采...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国REMUS系列AUV
第一章 绪 论3图1-2 美国REMUS系列AUV 图1-3 美国Bluefin系列AUVFigure 1-2American REMUS seriesAUVs Figure 1-3American Bluefin seriesAUVs表1-1 REMUS规格Table 1-1 Specification of REMUS型号 长/m 直径/m 重量/kg 深度/mRemus 300 1.33 0.191 37 300Remus 600 3.25 0.32 240 600Remus 3000 3.71 0.3556 335 3000Remus 6000 3.84 0.71 862 6000同样拥有四种型号的 Bluefin 系列也已经商业化，其由美国海军研究所和金枪鱼公司 (Bluefin) 共同研发，并且在 MH 370 失事时参与搜索工作，该系列包含 Bluefin-9、Bluefin-12 S、Bluefin-12 D、Bluefin-21[16]，如图 1-3。在 1991 年至1992 年间，美国麻省理工 (MIT) 研制的“Odyssey”号 AUV，如图 1-4，可以在 6000 米深度以 5 knot 的速度航行 1000 km
[22]。三种 AUV 如图 1-6。图1-4 美国OdysseyAUV 图1-5 美国NPS的ARIESAUVFigure 1-4American OdysseyAUV Figure 1-5AmericanARIESAUV of NPS表1-2 HUGIN系列规格Table 1-2 Specification of REMUSHUGIN1000HUGIN 1000for 3000 mHUGIN 3000 HUGIN 4500重量 650-850 kg 650-850 kg 1400 kg 1900 kg长度 4.5 m 4.7 m 5.5 m 6.0 m直径 0.75 m 0.75 m 1.00 m 1.00 m速度 2-6 kts 2-6 kts 2-4 kts 2-4 kts深度 1000 m 3000 m 3000 m 4500 m(a)Autosub3AUV (b)Autosub6000AUV (c)Autosub Long Range AUV图1-6Autosub系列AUVFigure 1-6Autosub seriesAUV其他还有澳大利亚研制的“塞拉菲娜”号 AUV，体积小，造价低，机动性高[23]。三菱公司开发的 AUV-EX1 型 AUV 能够下潜至 3500 m 深度[24]。众多国
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于浮力调节系统的AUV深度控制研究[J]. 王雨,郑荣,武建国. 自动化与仪表. 2015(04)
[2]6000m AUV“潜龙一号”浮力调节系统开发及试验研究[J]. 武建国,石凯,刘健,徐会希,王雨,李阳,徐春辉. 海洋技术学报. 2014(05)
[3]大深度潜水器海水液压浮力调节技术研究进展[J]. 刘银水,吴德发,李东林,赵旭峰. 液压与气动. 2014(10)
[4]深海:21世纪的竞技场[J]. 汪品先. 知识就是力量. 2014(06)
[5]海洋机器人30年[J]. 封锡盛,李一平. 科学通报. 2013(S2)
[6]中央鳍/对鳍推进模式的仿生自主水下机器人发展现状综述[J]. 王田苗,杨兴帮,梁建宏. 机器人. 2013(03)
[7]AUV均衡系统设计及垂直面运动控制研究[J]. 张勋,边信黔,唐照东,王宏健. 中国造船. 2012(01)
[8]深海浮力调节技术初探[J]. 熊洪瑞,吴文辉. 水雷战与舰船防护. 2011(04)
[9]国外无人潜器最新进展[J]. 刘正元,王磊,崔维成. 船舶力学. 2011(10)
[10]深海的呼唤——深海技术发展现状及对策思考[J]. 李颖虹,任小波. 中国科学院院刊. 2011(05)
硕士论文
[1]水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性研究[D]. 周海亮.天津大学 2014
[2]水下滑翔机粘性水动力数值模拟方法研究[D]. 孙梦瑶.天津大学 2014
[3]矢量推进水下航行器动力学建模及动力学行为研究[D]. 林秀桃.天津大学 2012
[4]基于CFD的混合驱动水下航行器外形研究[D]. 宋方希.天津大学 2012
[5]水下机器人浮力调节系统及其深度控制技术研究[D]. 李建朋.哈尔滨工程大学 2010
[6]AUV均衡系统控制技术的研究[D]. 孙永丰.哈尔滨工程大学 2008
[7]基于多推进器的AUV建模与控制器设计[D]. 宋寿山.西北工业大学 2006
本文编号：2978987
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
美国REMUS系列AUV
第一章 绪 论3图1-2 美国REMUS系列AUV 图1-3 美国Bluefin系列AUVFigure 1-2American REMUS seriesAUVs Figure 1-3American Bluefin seriesAUVs表1-1 REMUS规格Table 1-1 Specification of REMUS型号 长/m 直径/m 重量/kg 深度/mRemus 300 1.33 0.191 37 300Remus 600 3.25 0.32 240 600Remus 3000 3.71 0.3556 335 3000Remus 6000 3.84 0.71 862 6000同样拥有四种型号的 Bluefin 系列也已经商业化，其由美国海军研究所和金枪鱼公司 (Bluefin) 共同研发，并且在 MH 370 失事时参与搜索工作，该系列包含 Bluefin-9、Bluefin-12 S、Bluefin-12 D、Bluefin-21[16]，如图 1-3。在 1991 年至1992 年间，美国麻省理工 (MIT) 研制的“Odyssey”号 AUV，如图 1-4，可以在 6000 米深度以 5 knot 的速度航行 1000 km
[22]。三种 AUV 如图 1-6。图1-4 美国OdysseyAUV 图1-5 美国NPS的ARIESAUVFigure 1-4American OdysseyAUV Figure 1-5AmericanARIESAUV of NPS表1-2 HUGIN系列规格Table 1-2 Specification of REMUSHUGIN1000HUGIN 1000for 3000 mHUGIN 3000 HUGIN 4500重量 650-850 kg 650-850 kg 1400 kg 1900 kg长度 4.5 m 4.7 m 5.5 m 6.0 m直径 0.75 m 0.75 m 1.00 m 1.00 m速度 2-6 kts 2-6 kts 2-4 kts 2-4 kts深度 1000 m 3000 m 3000 m 4500 m(a)Autosub3AUV (b)Autosub6000AUV (c)Autosub Long Range AUV图1-6Autosub系列AUVFigure 1-6Autosub seriesAUV其他还有澳大利亚研制的“塞拉菲娜”号 AUV，体积小，造价低，机动性高[23]。三菱公司开发的 AUV-EX1 型 AUV 能够下潜至 3500 m 深度[24]。众多国
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于浮力调节系统的AUV深度控制研究[J]. 王雨,郑荣,武建国. 自动化与仪表. 2015(04)
[2]6000m AUV“潜龙一号”浮力调节系统开发及试验研究[J]. 武建国,石凯,刘健,徐会希,王雨,李阳,徐春辉. 海洋技术学报. 2014(05)
[3]大深度潜水器海水液压浮力调节技术研究进展[J]. 刘银水,吴德发,李东林,赵旭峰. 液压与气动. 2014(10)
[4]深海:21世纪的竞技场[J]. 汪品先. 知识就是力量. 2014(06)
[5]海洋机器人30年[J]. 封锡盛,李一平. 科学通报. 2013(S2)
[6]中央鳍/对鳍推进模式的仿生自主水下机器人发展现状综述[J]. 王田苗,杨兴帮,梁建宏. 机器人. 2013(03)
[7]AUV均衡系统设计及垂直面运动控制研究[J]. 张勋,边信黔,唐照东,王宏健. 中国造船. 2012(01)
[8]深海浮力调节技术初探[J]. 熊洪瑞,吴文辉. 水雷战与舰船防护. 2011(04)
[9]国外无人潜器最新进展[J]. 刘正元,王磊,崔维成. 船舶力学. 2011(10)
[10]深海的呼唤——深海技术发展现状及对策思考[J]. 李颖虹,任小波. 中国科学院院刊. 2011(05)
硕士论文
[1]水下滑翔机浮力驱动系统的可靠性研究[D]. 周海亮.天津大学 2014
[2]水下滑翔机粘性水动力数值模拟方法研究[D]. 孙梦瑶.天津大学 2014
[3]矢量推进水下航行器动力学建模及动力学行为研究[D]. 林秀桃.天津大学 2012
[4]基于CFD的混合驱动水下航行器外形研究[D]. 宋方希.天津大学 2012
[5]水下机器人浮力调节系统及其深度控制技术研究[D]. 李建朋.哈尔滨工程大学 2010
[6]AUV均衡系统控制技术的研究[D]. 孙永丰.哈尔滨工程大学 2008
[7]基于多推进器的AUV建模与控制器设计[D]. 宋寿山.西北工业大学 2006
本文编号：2978987
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/2978987.html
