电驱动水下滑翔器控制系统研究

发布时间：2020-09-03 21:22

　　 水下滑翔器是重要的海洋资源探测和海洋环境监测平台。它使用电能作为驱动能源,航行范围大、噪音低,在螺旋桨推进模式下速度快、机动性高,在航洋探测领域和军事领域有着广泛的应用前景。 本文根据水下滑翔器的性能指标,设计了水下滑翔器的控制系统,使其能够适应复杂的海洋环境,并着重于系统的可靠性、低功耗特性、环境适用性方面对系统进行优化。本文的主要研究内容及成果如下: 1、根据水下滑翔器的硬件需求及功能需求,设计了滑翔器的主控制系统,系统结构采用集中式控制结构,采用ARM系列全新32位处理器和军品元器件,有效解决了控制系统硬件连续长时间工作的可靠性。同时对系统的能源系统进行设计,着重分析了滑翔器搭载的能源类型及各模块的供电控制。 2、对底层执行机构的控制方式进行研究,采用了基于Canopen通讯的多电机分布式控制结构,它有效地满足系统通讯实时性高的要求,并大大节省了主控单元的接口需求。姿态调节系统加装绝对编码器和制动器,使系统具有断电抱死和掉电记忆的功能。浮力驱动系统采用光电开光进行油量检测,有效解决了浮力驱动系统分步排油的问题。 3、运动控制采用数字PID算法,并设计了PID控制器。同时根据现有定位导航技术,分析了定位导航技术中难点。 4、对各个传感器单元进行了功能测试,验证了单元模块的功能,并对耐压壳体进行压力测试和浮力损失测试,验证浮力系统分步排油的合理性。
【学位单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：TP273;P715
【部分图文】：

图 1-1 Slocum 水下滑翔器ay 滑翔器是目前世界上下潜最深得滑翔器，最大下潜深度为 1500 米 1-2 所示。它的主要技术参数为：采用多冲程柱塞泵，巡航范围为 700节量为 900cc，尾部通讯天线安装在两侧的机翼中。Seaglider 滑翔器度为 1000 米，他最大的特点是壳体采用中性壳体技术，巡航范围为，外形如图 1-3 所示。图 1-2 Spray 滑翔器 图 1-3 Seaglider 滑翔器

科工作在 AUV 模式与 Glider 模式。混年，由 D. Richard Blidberg 等人在 Slocu的概念，外形如图 1-6 所示，该 Slocu个螺旋桨推进器构成[4]。

混合驱动水下滑翔器的研制处于起步阶段，目前只有 2009 年大学研制出的一台混合驱动水下滑翔器，它的工作深度为 500 米，净重 130，并于云南抚仙湖做了湖试试验[10]。如图 1-12 和图 1-13 所示，该平台水下器和传统自主水下航行器的结合，可工作在滑翔模式和螺旋桨推进模式。

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 伟利国;张小超;胡小安;;TCM3电子罗盘的特性与应用[J];传感器与微系统;2009年07期

2 王树新;王延辉;张大涛;何漫丽;朱光文;任炜;;温差能驱动的水下滑翔器设计与实验研究[J];海洋技术;2006年01期

3 李澄;赵辉;;CANopen协议及在电机系统控制中的应用[J];机电工程;2008年07期

4 张捍东;徐龙;岑豫皖;;CANopen协议及在ARM控制多电机驱动器系统中的应用与设计[J];自动化与仪器仪表;2011年02期

相关博士学位论文 前3条

1 王延辉;水下滑翔器动力学行为与鲁棒控制策略研究[D];天津大学;2007年

2 王晓鸣;混合驱动水下自航行器动力学行为与控制策略研究[D];天津大学;2009年

3 姜琳;过程控制优化中的智能方法研究[D];吉林大学;2010年

相关硕士学位论文 前5条

1 季龙;水下滑翔机定位导航系统及实验研究[D];浙江大学;2006年

2 卞秀辉;基于CAN总线的血管造影机运动控制系统设计[D];沈阳工业大学;2007年

3 黄伟;电能驱动水下滑翔器控制系统的设计[D];天津大学;2007年

4 李彦波;电驱动水下滑翔器姿态调整系统研究[D];天津大学;2007年

5 郑飞;基于ARM的智能PID控制系统[D];北京交通大学;2009年

本文编号：2811973