發(fā)布時(shí)間：2017-04-24 07:13

  本文關(guān)鍵詞：觀測型ROV航行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)動控制技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著海洋探索和開發(fā)的不斷深入,海底空間站和載人穿梭機(jī)將在不久的將來得到研制和應(yīng)用。為了更好的輔助運(yùn)維機(jī)與空間站完成交互對接工作,需要在載人穿梭機(jī)上搭載ROV,以完成對接前的環(huán)境探測和對接中的輔助觀測工作。由于在水下檢修設(shè)備的困難性以及輔助觀測任務(wù)的重要性等因素,載人穿梭機(jī)對機(jī)載ROV的航行控制性能提出了更高的設(shè)計(jì)要求。因此,為了研制能夠適用于海底載人穿梭機(jī)的機(jī)載ROV,本課題以“海螺Ⅱ型”觀測型ROV為研究對象,對ROV的航行控制系統(tǒng)、推力控制分配問題以及運(yùn)動控制技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。全文共分六章：第一章,主要介紹了本課題的研究背景和意義,水下運(yùn)載器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,并對ROV航行控制系統(tǒng)、推力控制分配和運(yùn)動控制等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行概述,簡述了本課題的研究目標(biāo)和主要內(nèi)容。第二章,基于海底載人穿梭機(jī)對搭載ROV的設(shè)計(jì)要求,提出了ROV航行控制系統(tǒng)和運(yùn)動控制技術(shù)的功能需求和技術(shù)指標(biāo)需求,確定了“海螺II型"ROV航行控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案以及航行控制軟件的功能和性能需求,明確了ROV推力控制分配問題及艏向和深度閉環(huán)運(yùn)動控制的研究方案。第三章,搭建了航行控制軟件開發(fā)的軟硬件平臺,介紹了航行控制軟件的模塊化設(shè)計(jì)以及軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程,最后通過水池實(shí)驗(yàn)對航行控制軟件的各項(xiàng)功能以及綜合性能進(jìn)行測試。第四章,基于“海螺Ⅱ型”ROV的推進(jìn)系統(tǒng),建立了推力控制分配的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)和約束條件,設(shè)計(jì)了基于遺傳優(yōu)化算法的推力控制分配方法,采用仿真實(shí)驗(yàn)對比了所設(shè)計(jì)的推力分配方法和偽逆分配方法,驗(yàn)證了遺傳優(yōu)化推力分配算法的有效性和優(yōu)越性。第五章,建立了“海螺Ⅱ型”ROV的艏向和深度閉環(huán)控制動力學(xué)模型,設(shè)計(jì)了“海螺Ⅱ型”ROV的模糊自適應(yīng)PID運(yùn)動控制器,完成了運(yùn)動控制算法的純虛擬和半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn),最后通過水池實(shí)驗(yàn)測試了艏向和深度閉環(huán)控制的控制性能。第六章,對全文的主要研究工作進(jìn)行了總結(jié),并對其存在的不足提出了進(jìn)一步研究和改進(jìn)方向。
【關(guān)鍵詞】：觀測型ROV 航行控制系統(tǒng) 推力控制分配 運(yùn)動控制技術(shù) 模糊自適應(yīng)PID控制
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U664.82;U674.941;TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-16
• 第1章 緒論16-28
• 1.1 課題研究背景16-17
• 1.2 水下運(yùn)載器概述17-22
• 1.2.1 水下運(yùn)載器的分類和用途17-18
• 1.2.2 水下運(yùn)載器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀18-22
• 1.3 ROV航行控制相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展22-25
• 1.3.1 航行控制系統(tǒng)概述22-23
• 1.3.2 運(yùn)動控制方法概述23-24
• 1.3.3 推力控制分配方法概述24-25
• 1.4 課題研究的目標(biāo)與內(nèi)容25-28
• 第2章 航行及運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求和方案確定28-42
• 2.1 ROV航行及運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求28-30
• 2.2 “海螺Ⅱ型”ROV系統(tǒng)介紹30-34
• 2.2.1 總體結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)指標(biāo)30-32
• 2.2.2 主要工作原理32-33
• 2.2.3 有控制系統(tǒng)存在的問題33-34
• 2.3 航行控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案34-37
• 2.3.1 航行控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)34-36
• 2.3.2 航行控制軟件功能和性能需求36-37
• 2.4 運(yùn)動控制技術(shù)研究方案確定37-41
• 2.4.1 推力控制分配問題分析37-38
• 2.4.2 艏向和深度閉環(huán)控制分析38-41
• 2.5 本章小結(jié)41-42
• 第3章 ROV航行控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)42-56
• 3.1 航行控制軟件的開發(fā)平臺搭建42-44
• 3.2 航行控制軟件的模塊化設(shè)計(jì)44-45
• 3.3 航行控制軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)45-53
• 3.3.1 系統(tǒng)通訊協(xié)議設(shè)計(jì)45-49
• 3.3.2 多線程編程和優(yōu)先級設(shè)計(jì)49-50
• 3.3.3 主要模塊的程序設(shè)計(jì)50-53
• 3.4 航行控制軟件功能測試實(shí)驗(yàn)53-55
• 3.5 本章小結(jié)55-56
• 第4章 基于遺傳優(yōu)化算法的ROV推力控制分配研究56-72
• 4.1 “海螺Ⅱ型”ROV推進(jìn)系統(tǒng)56-62
• 4.1.1 推力分配控制系統(tǒng)56
• 4.1.2 推進(jìn)器布置56-59
• 4.1.3 推進(jìn)器性能分析59-62
• 4.2 “海螺Ⅱ型”ROV推力控制分配研究62-67
• 4.2.1 推力控制分配函數(shù)62-63
• 4.2.2 遺傳算法原理63-64
• 4.2.3 推力分配算法設(shè)計(jì)64-67
• 4.3 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析67-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 第5章 “海螺Ⅱ型”ROV艏向和深度閉環(huán)控制研究72-100
• 5.1 “海螺Ⅱ型”ROV動力學(xué)建模72-78
• 5.1.1 水下機(jī)器人動力學(xué)建模72-74
• 5.1.2 水動力學(xué)建模74-75
• 5.1.3 水下機(jī)器人靜力學(xué)分析75-76
• 5.1.4 “海螺Ⅱ型”ROV艏向和深度閉環(huán)控制模型76-78
• 5.2 PID控制和模糊控制技術(shù)78-81
• 5.2.1 PID控制原理78-79
• 5.2.2 模糊控制原理79-81
• 5.3 “海螺Ⅱ型”ROV模糊PID運(yùn)動控制器設(shè)計(jì)81-89
• 5.3.1 普通PID運(yùn)動控制器設(shè)計(jì)81-82
• 5.3.2 模糊自適應(yīng)PID運(yùn)動控制器設(shè)計(jì)82-89
• 5.4 虛擬仿真實(shí)驗(yàn)研究89-91
• 5.4.1 “海螺Ⅱ型”ROV仿真模型建立89-90
• 5.4.2 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析90-91
• 5.5 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)研究91-96
• 5.5.1 半實(shí)物仿真概述91-92
• 5.5.2 半實(shí)物仿真平臺搭建92-94
• 5.5.3 半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)94-96
• 5.6 水池實(shí)驗(yàn)研究96-98
• 5.6.1 艏向閉環(huán)控制性能96-97
• 5.6.2 深度閉環(huán)控制性能97-98
• 5.7 本章小結(jié)98-100
• 第6章 總結(jié)和展望100-104
• 6.1 全文總結(jié)100-101
• 6.2 工作展望101-104
• 參考文獻(xiàn)104-109

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 劉長德;孫強(qiáng);魏納新;劉正峰;;動力定位系統(tǒng)推力分配非線性最優(yōu)化研究（英文）[J];船舶力學(xué);2013年12期

2 袁偉;俞孟蕻;丁樹友;顧明;;耙吸挖泥船動力定位系統(tǒng)模型試驗(yàn)研究[J];船舶工程;2014年03期

3 賈超;吳愛國;;新型的多缸液壓機(jī)控制方法[J];華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2013年09期

4 馮沖;丁能根;何勇靈;;一種分布式驅(qū)動電動汽車操縱穩(wěn)定性控制算法[J];汽車工程;2014年02期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 范士波;深海作業(yè)型ROV水動力試驗(yàn)及運(yùn)動控制技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2013年

2 劉洋;船舶動力定位的智能控制及推力分配研究[D];大連海事大學(xué);2013年

3 賈超;液壓機(jī)非線性控制方法的若干問題研究[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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2 祝慶慶;海洋工程船動力定位系統(tǒng)推力分配及控位能力研究[D];江蘇科技大學(xué);2013年

3 陳功;船舶動力定位系統(tǒng)及操控界面的研發(fā)[D];廣東工業(yè)大學(xué);2015年

4 楊娜;船舶動力定位系統(tǒng)推力分配算法研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：觀測型ROV航行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及運(yùn)動控制技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：323785