水下管线自动跟踪式ROV的设计及研究
发布时间：2021-07-08 21:26
近年来,开拓海洋领域的工程技术已逐渐成为国家发展战略的焦点和海洋研究领域的热点,海底管道凭借低成本、高效率和高可靠性组成的综合优势铺设长度突飞猛进。海底管道的工作环境十分复杂,安全事故层出不穷,利用各类检测手段保证海底管道的安全生产势在必行,管道检测ROV作为国内外常用的检测设备,被国外公司垄断了市场,研制自主设计的智能管道检测ROV,具备重大的科研价值和工程应用意义。本文的研究目的在于确保智能管道检测ROV自主进行检测,为工程实用提供设计方案,因此研究针对工程背景设计了新型ROV,调研选取了无需电磁激励源的探测系统等相关设备,根据国外先进ROV的工作流程进行了针对性优化,完善了控制策略,据此规划设计了相应的控制器,搭建了仿真测试平台并针对本文设计ROV进行了测试与对比分析。首先,本文调研了国内外海底管道各类检测技术和管道检测ROV的研究现状,并依照作业流程中的各项运动完成控制方法的梳理,为智能管道检测ROV提供了研究进展趋势和设计目标。其次,本文进行了管道检测ROV的总体设计和动力学建模,研究中根据设计目标进行了各个功能模块的设计,调研选取了相应设备,建立了仿真模型并计算重心、浮心和...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 海底管道检测研究现状
1.2.1 管道检测技术类型
1.2.2 智能检测ROV研制现状
1.3 智能检测ROV运动控制研究现状
1.3.1 管道跟踪
1.3.2 动力定位
1.4 本文主要研究内容
2 智能检测ROV总体设计
2.1 总体布局及结构设计
2.1.1 设计目标
2.1.2 结构设计
2.1.3 浮力模块设计
2.1.4 检测设备模块与传感器模块设计
2.1.5 总体布局设计与稳定性分析
2.2 推进系统设计与建模
2.2.1 推进系统布局设计
2.2.2 推进系统模型
2.3 水动力分析及环境影响
2.3.1 忽略环境影响的水动力分析
2.3.2 管道状态对水动力的影响
2.4 运动学及动力学建模
2.4.1 坐标系建立和变换
2.4.2 智能检测ROV受力分析
2.5 本章小结
3 智能检测ROV控制系统设计
3.1 管道检测控制体系结构设计
3.1.1 被动磁化式电磁管道检测的工作原理
3.1.2 基于行为控制的控制体系结构设计
3.2 管道检测控制策略
3.2.1 控制策略总体规划
3.2.2 基本行为工作流程
3.3 本章小结
4 智能检测ROV运动控制仿真平台设计
4.1 智能检测ROV管道跟踪仿真建模
4.1.1 智能检测ROV平面运动分析
4.1.2 智能检测ROV跟踪误差分析
4.2 仿真系统控制器设计
4.2.1 常规检测控制器
4.2.2 详细检测控制器
4.3 控制系统分析
4.3.1 自动跟踪控制系统基本问题
4.3.2 基于电磁法的控制系统分析
4.4 本章小结
5 控制系统仿真测试与结果分析
5.1 仿真平台搭建
5.2 基础运动测试
5.2.1 定深控制
5.2.2 动力定位控制
5.2.3 管道跟踪控制
5.3 无干扰总测试与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海油海底管道事故统计及分析[J]. 王红红,刘国恒. 中国海上油气. 2017(05)
[2]常用海底管道探测技术比较分析[J]. 孟宪阔,严天赦. 港工技术. 2017(02)
[3]海底电缆巡检水下机器人建模及运动控制系统研究[J]. 敬强,解玉文,高安洁,曹向勇. 机床与液压. 2017(03)
[4]基于NDO的ROV滤波反步轨迹跟踪控制[J]. 魏延辉,贾献强,高延滨,王毅. 仪器仪表学报. 2017(01)
[5]海底管道检测最新技术及发展方向[J]. 王金龙,何仁洋,张海彬,郭晗,吴庆伟. 石油机械. 2016(10)
[6]水下机器人抗波浪扰动动力定位研究[J]. 刘慧婷,张明,曾庆军,眭翔,宋振文. 计算机测量与控制. 2016(01)
[7]海底电缆智能巡检ROV分系统设计方案（控制部分）[J]. 孙英顺. 山东工业技术. 2016(01)
[8]欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊,张耕实. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]海底管道检测系统将推动海工装备产业发展[J]. 中国水运. 2015(08)
[10]海底管道对AUV水动力性能干扰分析[J]. 刘铁生,庞永杰,王亚兴,王建. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(03)
博士论文
[1]智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D]. 唐旭东.哈尔滨工程大学 2011
[2]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]水下检测与作业机器人ROV控制系统研制及动力定位研究[D]. 梁凇.江苏科技大学 2017
[2]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
[3]基于自适应滑模的欠驱动UUV路径跟踪控制研究[D]. 梁志成.哈尔滨工程大学 2016
[4]海底管道检测机器人自主巡线控制系统研究[D]. 刘振川.中国海洋大学 2015
[5]海底管道检测机器人设计与运动控制研究[D]. 王贞玉.中国海洋大学 2015
[6]水下直线目标处理算法在海底管道检测机器人中的应用[D]. 纪泽慧.中国海洋大学 2015
[7]水下结构检测ROV的研制及导航定位研究[D]. 张明.江苏科技大学 2015
[8]深海作业型ROV建模方法的研究[D]. 周卫祥.哈尔滨工程大学 2015
[9]面向海洋工程水下结构检测的ROV研制及运动控制研究[D]. 眭翔.江苏科技大学 2015
[10]一种海缆巡检ROV的机械结构设计与控制系统开发[D]. 俞宙.杭州电子科技大学 2015
本文编号：3272364
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 海底管道检测研究现状
1.2.1 管道检测技术类型
1.2.2 智能检测ROV研制现状
1.3 智能检测ROV运动控制研究现状
1.3.1 管道跟踪
1.3.2 动力定位
1.4 本文主要研究内容
2 智能检测ROV总体设计
2.1 总体布局及结构设计
2.1.1 设计目标
2.1.2 结构设计
2.1.3 浮力模块设计
2.1.4 检测设备模块与传感器模块设计
2.1.5 总体布局设计与稳定性分析
2.2 推进系统设计与建模
2.2.1 推进系统布局设计
2.2.2 推进系统模型
2.3 水动力分析及环境影响
2.3.1 忽略环境影响的水动力分析
2.3.2 管道状态对水动力的影响
2.4 运动学及动力学建模
2.4.1 坐标系建立和变换
2.4.2 智能检测ROV受力分析
2.5 本章小结
3 智能检测ROV控制系统设计
3.1 管道检测控制体系结构设计
3.1.1 被动磁化式电磁管道检测的工作原理
3.1.2 基于行为控制的控制体系结构设计
3.2 管道检测控制策略
3.2.1 控制策略总体规划
3.2.2 基本行为工作流程
3.3 本章小结
4 智能检测ROV运动控制仿真平台设计
4.1 智能检测ROV管道跟踪仿真建模
4.1.1 智能检测ROV平面运动分析
4.1.2 智能检测ROV跟踪误差分析
4.2 仿真系统控制器设计
4.2.1 常规检测控制器
4.2.2 详细检测控制器
4.3 控制系统分析
4.3.1 自动跟踪控制系统基本问题
4.3.2 基于电磁法的控制系统分析
4.4 本章小结
5 控制系统仿真测试与结果分析
5.1 仿真平台搭建
5.2 基础运动测试
5.2.1 定深控制
5.2.2 动力定位控制
5.2.3 管道跟踪控制
5.3 无干扰总测试与分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国海油海底管道事故统计及分析[J]. 王红红,刘国恒. 中国海上油气. 2017(05)
[2]常用海底管道探测技术比较分析[J]. 孟宪阔,严天赦. 港工技术. 2017(02)
[3]海底电缆巡检水下机器人建模及运动控制系统研究[J]. 敬强,解玉文,高安洁,曹向勇. 机床与液压. 2017(03)
[4]基于NDO的ROV滤波反步轨迹跟踪控制[J]. 魏延辉,贾献强,高延滨,王毅. 仪器仪表学报. 2017(01)
[5]海底管道检测最新技术及发展方向[J]. 王金龙,何仁洋,张海彬,郭晗,吴庆伟. 石油机械. 2016(10)
[6]水下机器人抗波浪扰动动力定位研究[J]. 刘慧婷,张明,曾庆军,眭翔,宋振文. 计算机测量与控制. 2016(01)
[7]海底电缆智能巡检ROV分系统设计方案（控制部分）[J]. 孙英顺. 山东工业技术. 2016(01)
[8]欠驱动UUV三维轨迹跟踪的反步动态滑模控制[J]. 徐健,汪慢,乔磊,张耕实. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(08)
[9]海底管道检测系统将推动海工装备产业发展[J]. 中国水运. 2015(08)
[10]海底管道对AUV水动力性能干扰分析[J]. 刘铁生,庞永杰,王亚兴,王建. 武汉理工大学学报(交通科学与工程版). 2015(03)
博士论文
[1]智能水下机器人水下管道检测与跟踪技术研究[D]. 唐旭东.哈尔滨工程大学 2011
[2]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]水下检测与作业机器人ROV控制系统研制及动力定位研究[D]. 梁凇.江苏科技大学 2017
[2]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
[3]基于自适应滑模的欠驱动UUV路径跟踪控制研究[D]. 梁志成.哈尔滨工程大学 2016
[4]海底管道检测机器人自主巡线控制系统研究[D]. 刘振川.中国海洋大学 2015
[5]海底管道检测机器人设计与运动控制研究[D]. 王贞玉.中国海洋大学 2015
[6]水下直线目标处理算法在海底管道检测机器人中的应用[D]. 纪泽慧.中国海洋大学 2015
[7]水下结构检测ROV的研制及导航定位研究[D]. 张明.江苏科技大学 2015
[8]深海作业型ROV建模方法的研究[D]. 周卫祥.哈尔滨工程大学 2015
[9]面向海洋工程水下结构检测的ROV研制及运动控制研究[D]. 眭翔.江苏科技大学 2015
[10]一种海缆巡检ROV的机械结构设计与控制系统开发[D]. 俞宙.杭州电子科技大学 2015
本文编号：3272364
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3272364.html
