發(fā)布時間：2020-06-27 04:56

【摘要】：十九大報告中明確要求“堅持陸海統(tǒng)籌,加快建設海洋強國”。同時隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展和對外開放不斷擴大,國家戰(zhàn)略利益和戰(zhàn)略空間不斷向海洋拓展和延伸,海洋事業(yè)的發(fā)展關(guān)乎國家興衰安危與民族生存發(fā)展。上海海洋大學深淵科學與技術(shù)研究中心研制的“彩虹魚”號全海深復合型無人潛水器(Autonomous Remotely Vehicle,ARV),突破了大深度無人潛水器多項關(guān)鍵技術(shù),采用電池為動力,單體結(jié)構(gòu),兼具遙控無人潛水器(Remote Operated Vehicle,ROV)或自主式水下潛水器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的工作模式,通過微細光纖與水面進行實時通信,使我國具備研制全海深復合型ARV的能力。ARV在大深度海底工作,由于作業(yè)、水流等因素會使其偏離預先布放點,浮出水面后的ARV可能遠離出發(fā)地點,若作業(yè)海域海況較差,回收過程更會增加一定的風險甚至于丟失。ARV集成很多昂貴測量與探測儀器、存儲大量寶貴數(shù)據(jù),其安全、高效回收一直備受重視。本論文針對全海深ARV海試作業(yè)后回收問題,以“彩虹魚”號全海深ARV為對象,圍繞以提高ARV回收效率為目的,研究并設計了一套全海深ARV回收控制系統(tǒng),主要完成了以下幾方面的工作:(1)全海深ARV回收控制系統(tǒng)總體方案設計針對ARV采用無動力上浮下潛和全海深的工作特點,結(jié)合ARV在深海海底所承受的巨大壓力,提出了一種利用玻璃浮球作為ARV回收控制系統(tǒng)耐壓控制艙的構(gòu)型方案;綜合考慮微細光纜在海面風浪、洋流和母船運動的作用下容易發(fā)生通信中斷,甚至于光纖折斷的情況,首次提出了以北斗通信為ARV水面定位及回收控制核心的設計方案。(2)全海深ARV回收控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究控制系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化的設計思想,分為若干個功能不同的模塊,各自封裝了相應的算法。其中以各功能模塊為智能節(jié)點,基于CAN總線形成網(wǎng)絡化控制系統(tǒng),由主控模塊進行調(diào)度和管理。綜合采用了集中管理和分散控制的控制方法,增強了系統(tǒng)的可移植性和兼容性�；谒兄频摹安屎玺~”號全深海ARV裝置,進行了ARV回收控制系統(tǒng)的研究與設計,并根據(jù)微細光纖的通信狀況和試驗時海況制定了三種可選回收控制方案,即采用船員下水回收、利用光纖通信控制潛器回收和利用北斗通信完成自主回收,從而確保在海試過程中可以根據(jù)實際情況制定最優(yōu)的回收策略。(3)全海深ARV回收控制系統(tǒng)控制算法研究運動控制單元采用了PID控制算法進行設計,根據(jù)ARV的結(jié)構(gòu)和運動特征對其運動規(guī)律進行了研究,采用雙閉環(huán)控制ARV的航線和航向角,既確保了航向角能夠自動調(diào)整指向母船位置,又能通過控制推進器來縮小航線路徑偏移量,減小了海流對ARV運動路徑的干擾。(4)全海深ARV回收控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)驗證最后,通過海試實驗驗證了本文所設計的全海深ARV回收控制系統(tǒng)的有效性和可靠性。
【學位授予單位】：上海海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P715;U674.941
【圖文】：

海馬 AUV 回收裝置 (b) 中國“CR-OIA”AUV 回收裝圖 1-1 水面起吊回收示意圖Fig.1-1 Diagram of lifting and recovery of water surface收方式收方式具有：結(jié)構(gòu)簡單、對小型水下自主潛水器的設計改海潛器完成海底作業(yè)任務進入到回收平臺后，可以快速完數(shù)據(jù)交互等工作。同時利用這種回收平臺可以有效的避免擾動。但由于這種對接平臺單一的回收接口方向，就要求好的運動和移動控制能力，同時若遇到較大的洋流將嚴重致無法完成潛器的回收甚至于造成潛器的遺失[11]。這種水型代表是美國開發(fā)的 REMUS 系列水下自主回收平臺，如圖套管是這種平臺的設計要點，其中具有聲學導航定位功能形導套的上方，通過導航定位設備和該套裝置的結(jié)構(gòu)設計人潛水器的回收成功概率[12]。

圖 1-3 探索者”號回收系統(tǒng)Fig.1-3 Explorer· recovery system水下回收平臺下回收可以應用于水下和海底，并且完成安全回收的可能川崎重工業(yè)的 Marine-bird 水下回收系統(tǒng)是最具代表性的人潛水器水下回收系統(tǒng)和水下平臺的連接，采用“飛機降水聲指導下，遠距離調(diào)整無人水下航行器的姿態(tài)，然后無慢慢落下，同時利用無人潛水器的兩個捕獲手臂將潛器捕形定位裝置上，然后再進行航向和側(cè)面調(diào)整使?jié)撈靼踩交厥�，再通過平臺上的循環(huán)鎖定機構(gòu)以實現(xiàn)最終位置[15]如圖 1-4 所示。該系統(tǒng)第一次海上試驗于 2003 年成功完成濱工程大學北颯聲學研究所的“BSAV-III”水下對接系統(tǒng)收方法，用捕獲臂捕獲潛艇的裙口目標。在潛器以大傾角且在周圍環(huán)境的洋流較大、能見度較低的情況下，要實現(xiàn)

【參考文獻】

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本文編號：2731351