油囊式浮力调节装置的研制

发布时间：2020-11-13 14:46

　　 随着海洋科学技术的不断发展，海洋监测和勘探设备的研究也越来越广泛，由于海洋环境的特殊性，通常浮力调节是此类设备的重要而关键的环节。本文在综合分析了水下浮力调节技术的研究现状和发展动态的基础上，对适用于中小型水下设备的油囊式浮力调节装置进行了研究。该装置适应海洋工作环境，具有重量轻、体积小和功耗低的突出特点。 本文首先根据油囊式浮力调节装置的指标要求，提出了可行的方案原理，总结了方案设计的技术难点和设计重点，进行了关键零部件的设计和选型，完成了整体的结构设计。 其次，按照所提出的浮力调节原理和低功耗要求，进行了控制部分的电路硬件设计和软件开发。采用基于MSP430系列微处理器的控制电路方案，从元器件选型到电源的动态管理等方面进行优化设计，最大限度地降低了系统能耗。同时，根据浮力调节的各项功能要求完成了软件的开发。 然后，完成了油囊式浮力调节装置制造加工，针对该装置设计了用于性能调试和检测的实验系统，并在现有实验条件下完成了空载调试实验。综合分析了大量实验数据，对控制程序进行相应的校准和补偿，使控制精度得到大幅提升。 最后，为了实现装置加载工作性能的研究，进行了加载实验系统的设计和仿真。由于浮力调节时加载容腔体积具有时变性，严重影响加载容腔的压力控制，本文为了解决这一难点，设计了基于遗传算法的自整定PID控制器。经过仿真分析，证明了该控制算法的可行性，为加载实验系统的研制提供了理论依据。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2012
【中图分类】：P715
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 引言
    1.2 浮力调节装置发展概况
    1.3 本课题来源和目的意义
    1.4 本课题研究内容
2 浮力调节装置总体设计
    2.1 功能及技术要求
    2.2 技术难点
    2.3 工作原理及方案设计
    2.4 关键部件设计及选型
    2.5 整体结构设计
    2.6 小结
3 控制电路及程序开发
    3.1 控制电路硬件设计
    3.2 控制程序开发
    3.3 小结
4 浮力调节装置调试实验
    4.1 实验目的和原理
    4.2 实验内容与结果分析
    4.3 小结
5 加载实验系统仿真
    5.1 系统的构成与建模
    5.2 控制算法的设计
    5.3 系统仿真分析
    5.4 小结
总结与展望
致谢
参考文献
附录 1 攻读学位期间发表的论文目录
附录 2 油囊式浮力调节装置样机及实验照片

【参考文献】

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本文编号：2882304