微小型AUV浮力调节系统设计及定深控制研究

发布时间：2023-08-06 19:26

　　地球上海洋面积巨大,海洋资源丰富,随着人类对海洋资源开发和利用的不断加深,越来越多的水下设备被作为人类的替代品广泛运用到海洋勘探和开发活动中,依靠自身携带能源作自主航行的水下机器人(AUV)是水下机器人发展的重要方向,具有很多潜在的科学和军事用途。海洋是一个复杂的环境,受到很多因素的影响,AUV在执行任务时会受到这些因素的影响,从而不能自主的去适应环境的改变按要求执行任务。基于此,本文提出浮力调节系统的研究,浮力调节系统是AUV非常重要的部分。本文通过查阅大量文献资料,了解了目前浮力调节系统的研究背景以及国内外研究现状,并在此基础上进行针对微小型AUV的浮力调节系统研究。本文首先提出浮力调节系统的设计指标,通过对现有的不同浮力调节方案的比较,设计了一套新的可应用于微小型AUV上的浮力调节系统,并针对设计方案总结了方案设计过程中的技术难点和设计重点,进行零部件的设计和元器件的选型,并对关键的零部件进行受力仿真分析,完成整体的三维设计和二维图绘制。并针对所设计的浮力调节系统配套设计了AUV的重心调平系统,从而能有效地平衡因浮力调节过程所造成的AUV姿态的改变。其次,依据所设计的浮力调节系统...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 课题研究的背景
    1.3 AUV浮力调节系统研究现状
        1.3.1 国外发展现状
        1.3.2 国内发展情况
        1.3.3 浮力调节系统发展总结及发展趋势
    1.4 本论文主要研究内容
第二章 浮力调节系统总体设计的研究
    2.1 微小型AUV的研究背景
    2.2 浮力调节在系统中的意义
    2.3 浮力调节系统功能及技术指标
    2.4 系统方案设计
    2.5 系统详细设计及分析
    2.6 关键部件受力仿真
    2.7 本章小结
第三章 浮力调节控制系统的研究
    3.1 控制系统硬件设计
    3.2 控制系统软件研究
    3.3 本章小结
第四章 基于浮力调节系统的AUV定深控制研究
    4.1 AUV定深控制研究的意义及目的
    4.2 数学模型建立
        4.2.1 坐标系的选取
        4.2.2 固定坐标系
        4.2.3 运动坐标系
        4.2.4 平面运动假设
        4.2.5 坐标变换
        4.2.6 静力升沉运动动力学方程及简化
    4.3 流场分析及水动力系数获取
    4.4 基于浮力调节系统的定深控制方法研究
        4.4.1 PID定深控制
        4.4.2 模糊定深控制
        4.4.3 模糊自适应PID定深控制
        4.4.4 结论
    4.5 本章小结
第五章 浮力调节系统实验及结论分析
    5.1 浮力调节系统单元实验及结果
        5.1.1 空载调试实验目的和原理
        5.1.2 实验内容与结果分析
        5.1.3 加载实验系统构成与建模
    5.2 基于浮力调节的定深实验研究
    5.3 本章小结
第六章 结论
    6.1 研究成果
    6.2 研究创新点
    6.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读学位期间所取得的相关科研成果



本文编号：3839914