海洋观测平台动力定位技术研究
发布时间：2022-02-10 20:12
近年来人类不断加深对海洋的观测活动,为了更好地剖析海洋环境、海底地质信息,设计一种大范围、长航程、能实现悬浮和坐底两种工作状态的海洋观测平台能更好地协助研究人员。海洋观测平台可以坐底观测海洋地质、也可以悬浮以探测水质等信息,其克服了传统海洋观测设备局限于水面或水下的不足,也摆脱了浮标、潜标无法自主运动的缺陷,具有广阔的发展前景。海洋观测平台在任务中需要在海流下保持某一观测位置不动或小范围移动,但海流干扰下的平台运动状态复杂,为了实现这一功能,需要设计合适的控制器和推力分配方法,因此本文进行了海流干扰下海洋观测平台动力定位的研究,本文研究内容如下:首先,建立了海洋观测平台的动力学模型,利用相对速度的原理,得到海流干扰下的动力学方程,利用操纵性仿真软件进行了静水直航和回转仿真、定常均匀流场下无动力和直航仿真,分析了平台动力学特性,估计了平台最大抗流能力;其次,根据动力学分析结果,设计了跟踪微分S面艏向控制器和扩张状态S面位置控制器,选择了适用于工程的艏向位置共同调节的分组策略,并且搭建了半物理仿真平台进行硬件可靠性和算法可行性的验证,分析了静水和海流下控制器控制效果;最后,设计并完成了海洋...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MARS 装置在海床上的布置示意
ralandNorthernCaliforniaOceanObservingSystem，CeNCOOS)中，未来可能会被应用于OOI，在十余年时间中，MARS进行了上百次观测试验。MARS观测系统的体系结构如图1.1，包括52千米的海底线缆，用于传输数据和电能给布置在深海海床的“节点”，所谓的“节点”是一个四面都为梯形的工作平台，如图1.2，它有两个钛合金耐压舱，一个是变电舱，一个是控制舱，人们通常提到的MARS就是指“节点”，它们坐落在蒙特利25千米外的海域，距离海平面891米深的海床上[9]，另有开架式ROVVentana号配合使用，主要用于接插设备，如图1.3。图1.2MARS“节点”的外形图1.1MARS装置在海床上的布置示意图1.3Ventana号拔取MARS上的设备电缆MARS“节点”的布置有几个目的。首先，是为研究人员提供一个便利的深水条件用于测试设备和仪器，为部署在OOI打下基础；其次，对于可能部署在世界其他观测网络的海洋观测设备，MARS为研究人员提供了一个测试的接口[10]；最后，它为研究人员提供了试验平台，以收集独特的物理、生物、地质和化学的海洋环境数据。
未来可能会被应用于OOI，在十余年时间中，MARS进行了上百次观测试验。MARS观测系统的体系结构如图1.1，包括52千米的海底线缆，用于传输数据和电能给布置在深海海床的“节点”，所谓的“节点”是一个四面都为梯形的工作平台，如图1.2，它有两个钛合金耐压舱，一个是变电舱，一个是控制舱，人们通常提到的MARS就是指“节点”，它们坐落在蒙特利25千米外的海域，距离海平面891米深的海床上[9]，另有开架式ROVVentana号配合使用，主要用于接插设备，如图1.3。图1.2MARS“节点”的外形图1.1MARS装置在海床上的布置示意图1.3Ventana号拔取MARS上的设备电缆MARS“节点”的布置有几个目的。首先，是为研究人员提供一个便利的深水条件用于测试设备和仪器，为部署在OOI打下基础；其次，对于可能部署在世界其他观测网络的海洋观测设备，MARS为研究人员提供了一个测试的接口[10]；最后，它为研究人员提供了试验平台，以收集独特的物理、生物、地质和化学的海洋环境数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AUV归航和坐落式对接的半物理仿真[J]. 李晔,何佳雨,姜言清,安力. 机器人. 2017(01)
[2]缆系海底科学观测网研究进展[J]. 吕枫,周怀阳. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2016(02)
[3]基于自抗扰控制的载人潜水器动力定位仿真研究[J]. 赵俊波,翁震平,魏纳新. 计算机测量与控制. 2015(08)
[4]船舶动力定位自抗扰控制方法研究[J]. 徐凰凯. 现代工业经济和信息化. 2015(13)
[5]多翼自治水下机器人动力学建模与姿态控制[J]. 魏延辉,杜振振,陈巍,张晓宇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]强干扰环境下船舶动力定位自抗扰控制系统仿真研究[J]. 熊和金,刘静怡,陈跃鹏. 武汉理工大学学报. 2015(03)
[7]海底观测平台——海床基结构设计研究进展[J]. 胡展铭,史文奇,陈伟斌,张鹏骥. 海洋技术学报. 2014(06)
[8]深水半潜式钻井平台动力定位系统时域仿真模拟与模型试验[J]. 杨旭,孙丽萍,陈静. 中国造船. 2014(02)
[9]动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）[J]. 刘长德,孙强,魏纳新,刘正峰. 船舶力学. 2013(12)
[10]海底观测平台应用技术研究[J]. 王希晨,周学军. 光通信技术. 2013(11)
博士论文
[1]船舶动力定位系统的自抗扰控制研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2014
[2]无人海洋可控探测平台的智能观测技术[D]. 金久才.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2011
[3]复杂环境下自主式水下航行器动力定位技术研究[D]. 曹永辉.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]水下结构检测与作业ROV研制及导航方法研究[D]. 刘慧婷.江苏科技大学 2016
[2]深水环境下应急维修半物理仿真系统的实时性检测及实现[D]. 徐梓桑.湖南科技大学 2016
[3]近海有缆观测系统的设计与实现[D]. 李本龙.中国海洋大学 2015
[4]智能水下机器人自主归航半物理仿真技术研究[D]. 孟德壮.哈尔滨工程大学 2015
[5]水下机器人动力学建模与系统辨识技术研究[D]. 林子淇.哈尔滨工程大学 2015
[6]海流扰动下欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪研究[D]. 魏聪.哈尔滨工程大学 2014
[7]大型欠驱动水下机器人操控性能研究[D]. 苏清磊.哈尔滨工程大学 2014
[8]AUV自主对接路径规划与半物理仿真系统研究[D]. 李一鸣.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3619458
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省211工程院校
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
MARS 装置在海床上的布置示意
ralandNorthernCaliforniaOceanObservingSystem，CeNCOOS)中，未来可能会被应用于OOI，在十余年时间中，MARS进行了上百次观测试验。MARS观测系统的体系结构如图1.1，包括52千米的海底线缆，用于传输数据和电能给布置在深海海床的“节点”，所谓的“节点”是一个四面都为梯形的工作平台，如图1.2，它有两个钛合金耐压舱，一个是变电舱，一个是控制舱，人们通常提到的MARS就是指“节点”，它们坐落在蒙特利25千米外的海域，距离海平面891米深的海床上[9]，另有开架式ROVVentana号配合使用，主要用于接插设备，如图1.3。图1.2MARS“节点”的外形图1.1MARS装置在海床上的布置示意图1.3Ventana号拔取MARS上的设备电缆MARS“节点”的布置有几个目的。首先，是为研究人员提供一个便利的深水条件用于测试设备和仪器，为部署在OOI打下基础；其次，对于可能部署在世界其他观测网络的海洋观测设备，MARS为研究人员提供了一个测试的接口[10]；最后，它为研究人员提供了试验平台，以收集独特的物理、生物、地质和化学的海洋环境数据。
未来可能会被应用于OOI，在十余年时间中，MARS进行了上百次观测试验。MARS观测系统的体系结构如图1.1，包括52千米的海底线缆，用于传输数据和电能给布置在深海海床的“节点”，所谓的“节点”是一个四面都为梯形的工作平台，如图1.2，它有两个钛合金耐压舱，一个是变电舱，一个是控制舱，人们通常提到的MARS就是指“节点”，它们坐落在蒙特利25千米外的海域，距离海平面891米深的海床上[9]，另有开架式ROVVentana号配合使用，主要用于接插设备，如图1.3。图1.2MARS“节点”的外形图1.1MARS装置在海床上的布置示意图1.3Ventana号拔取MARS上的设备电缆MARS“节点”的布置有几个目的。首先，是为研究人员提供一个便利的深水条件用于测试设备和仪器，为部署在OOI打下基础；其次，对于可能部署在世界其他观测网络的海洋观测设备，MARS为研究人员提供了一个测试的接口[10]；最后，它为研究人员提供了试验平台，以收集独特的物理、生物、地质和化学的海洋环境数据。
【参考文献】：
期刊论文
[1]AUV归航和坐落式对接的半物理仿真[J]. 李晔,何佳雨,姜言清,安力. 机器人. 2017(01)
[2]缆系海底科学观测网研究进展[J]. 吕枫,周怀阳. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2016(02)
[3]基于自抗扰控制的载人潜水器动力定位仿真研究[J]. 赵俊波,翁震平,魏纳新. 计算机测量与控制. 2015(08)
[4]船舶动力定位自抗扰控制方法研究[J]. 徐凰凯. 现代工业经济和信息化. 2015(13)
[5]多翼自治水下机器人动力学建模与姿态控制[J]. 魏延辉,杜振振,陈巍,张晓宇. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]强干扰环境下船舶动力定位自抗扰控制系统仿真研究[J]. 熊和金,刘静怡,陈跃鹏. 武汉理工大学学报. 2015(03)
[7]海底观测平台——海床基结构设计研究进展[J]. 胡展铭,史文奇,陈伟斌,张鹏骥. 海洋技术学报. 2014(06)
[8]深水半潜式钻井平台动力定位系统时域仿真模拟与模型试验[J]. 杨旭,孙丽萍,陈静. 中国造船. 2014(02)
[9]动力定位系统推力分配非线性最优化研究（英文）[J]. 刘长德,孙强,魏纳新,刘正峰. 船舶力学. 2013(12)
[10]海底观测平台应用技术研究[J]. 王希晨,周学军. 光通信技术. 2013(11)
博士论文
[1]船舶动力定位系统的自抗扰控制研究[D]. 雷正玲.大连海事大学 2014
[2]无人海洋可控探测平台的智能观测技术[D]. 金久才.中国科学院研究生院（海洋研究所） 2011
[3]复杂环境下自主式水下航行器动力定位技术研究[D]. 曹永辉.西北工业大学 2006
硕士论文
[1]水下结构检测与作业ROV研制及导航方法研究[D]. 刘慧婷.江苏科技大学 2016
[2]深水环境下应急维修半物理仿真系统的实时性检测及实现[D]. 徐梓桑.湖南科技大学 2016
[3]近海有缆观测系统的设计与实现[D]. 李本龙.中国海洋大学 2015
[4]智能水下机器人自主归航半物理仿真技术研究[D]. 孟德壮.哈尔滨工程大学 2015
[5]水下机器人动力学建模与系统辨识技术研究[D]. 林子淇.哈尔滨工程大学 2015
[6]海流扰动下欠驱动水下机器人三维轨迹跟踪研究[D]. 魏聪.哈尔滨工程大学 2014
[7]大型欠驱动水下机器人操控性能研究[D]. 苏清磊.哈尔滨工程大学 2014
[8]AUV自主对接路径规划与半物理仿真系统研究[D]. 李一鸣.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：3619458
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