【摘要】：水下滑翔機(jī)是一種將浮標(biāo)技術(shù)與水下機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合、通過(guò)改變自身凈浮力作為驅(qū)動(dòng)力，自身重心位置改變作為方向舵的新型水下機(jī)器人系統(tǒng)。 本文首先簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外水下滑翔器的發(fā)展情況，并闡述了課題的來(lái)源及研究意義，然后介紹了水下滑翔機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及各單元模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 在此基礎(chǔ)上，本文對(duì)水下滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究。首先根據(jù)滑翔機(jī)控制要求選擇了MTI姿態(tài)傳感器、KELLER壓力傳感器等，設(shè)計(jì)并制作硬件電路，分主控電路及底層驅(qū)動(dòng)電路，主控芯片采用ARM系列32位處理器，保證控制系統(tǒng)硬件長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性。設(shè)計(jì)底層驅(qū)動(dòng)電路，滿足滑翔機(jī)各模塊間的通信及控制要求。同時(shí)設(shè)計(jì)TF文件系統(tǒng)，記錄滑翔機(jī)運(yùn)動(dòng)控制過(guò)程的數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步對(duì)滑翔機(jī)軟硬件優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)電位器采集重心移動(dòng)的位置與距離，有效的控制了滑翔機(jī)的俯仰及旋轉(zhuǎn)，浮力驅(qū)動(dòng)根據(jù)氣壓變化測(cè)量推算滑翔機(jī)凈浮力的變化，，有效的控制了滑翔機(jī)的上浮下潛。根據(jù)兩機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)了滑翔機(jī)的剖面滑翔運(yùn)動(dòng)。 根據(jù)滑翔機(jī)的工作原理及剖面滑翔流程設(shè)計(jì)了水下滑翔機(jī)軟件，主要包括兩部分：岸系統(tǒng)軟件和滑翔機(jī)載體軟件�；铏C(jī)載體軟件設(shè)計(jì)分為檢測(cè)板程序設(shè)計(jì)和控制板程序設(shè)計(jì)兩部分。檢測(cè)板主要完成銥星通信、觀測(cè)類傳感器的數(shù)據(jù)獲取、主從通信以及文件系統(tǒng)�？刂瓢逯饕瓿芍鲝耐ㄐ�、控制類傳感器的數(shù)據(jù)獲取、任務(wù)行為決策與執(zhí)行以及文件系統(tǒng)。岸站系統(tǒng)軟件通過(guò)LabVIEW編寫銥星岸站系統(tǒng)，主要完成人機(jī)接口的設(shè)計(jì)、銥星通信和文件系統(tǒng)。 最后，本文介紹水下滑翔機(jī)經(jīng)過(guò)水槽試驗(yàn)，測(cè)試姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、浮力驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等各機(jī)構(gòu)的可行性，滑翔機(jī)在水庫(kù)、千島湖、南海北部進(jìn)行了剖面滑翔試驗(yàn)。驗(yàn)證了滑翔機(jī)的硬件電路及軟件控制的合理性。
[Abstract]:Underwater glider is a new type of underwater vehicle system, which combines buoy technology with underwater vehicle technology. By changing its own net buoyancy as driving force and changing its center of gravity as rudder, underwater glider is a new type of underwater vehicle system. In this paper, the development of underwater glider at home and abroad is briefly introduced, and the origin and significance of the research are described. Then, the structure, working principle and structural design of each unit module of underwater glider are introduced. On this basis, the motion control system of underwater glider is designed and studied. Firstly, MTI attitude sensor and KELLER pressure sensor are selected according to glider control requirements. The hardware circuit is designed and fabricated, which is divided into main control circuit and bottom drive circuit. The main control chip adopts ARM series 32-bit processor. Ensure the reliability of the control system hardware working for a long time. The bottom drive circuit is designed to meet the communication and control requirements of glider modules. At the same time, TF file system is designed to record the data of glider motion control process, which provides data support for further optimization of glider software and hardware. The attitude adjusting mechanism collects the position and distance of the center of gravity movement through the potentiometer, which effectively controls the pitch and rotation of the glider, and the buoyancy driver calculates the change of the glider's net buoyancy according to the measurement of the pressure change. Effectively control the glider up and down. According to the coordination of the two institutions, the glider profile gliding motion is realized. According to the working principle of glider and section gliding flow, the software of underwater glider is designed, which includes two parts: shore system software and glider carrier software. The software design of glider carrier is divided into two parts: test board program design and control board program design. Iridium communication, data acquisition of observation sensors, master-slave communication and file system are mainly completed. The control board mainly completes the master-slave communication, the control class sensor data acquisition, the task behavior decision and the execution as well as the file system. Iridium station system is programmed by software of shore station system through LabVIEW, which mainly completes the design of man-machine interface, Iridium communication and file system. Finally, this paper introduces the feasibility of underwater glider through flume test, attitude adjusting mechanism, buoyancy driving mechanism and so on. The glider has carried out the profile gliding test in reservoir, Qiandao Lake and the northern part of South China Sea. The rationality of the hardware circuit and software control of the glider is verified.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.941

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2311294