發(fā)布時(shí)間：2020-09-03 21:22

　　 水下滑翔器是重要的海洋資源探測和海洋環(huán)境監(jiān)測平臺。它使用電能作為驅(qū)動(dòng)能源,航行范圍大、噪音低,在螺旋槳推進(jìn)模式下速度快、機(jī)動(dòng)性高,在航洋探測領(lǐng)域和軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。 本文根據(jù)水下滑翔器的性能指標(biāo),設(shè)計(jì)了水下滑翔器的控制系統(tǒng),使其能夠適應(yīng)復(fù)雜的海洋環(huán)境,并著重于系統(tǒng)的可靠性、低功耗特性、環(huán)境適用性方面對系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下: 1、根據(jù)水下滑翔器的硬件需求及功能需求,設(shè)計(jì)了滑翔器的主控制系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用集中式控制結(jié)構(gòu),采用ARM系列全新32位處理器和軍品元器件,有效解決了控制系統(tǒng)硬件連續(xù)長時(shí)間工作的可靠性。同時(shí)對系統(tǒng)的能源系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì),著重分析了滑翔器搭載的能源類型及各模塊的供電控制。 2、對底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制方式進(jìn)行研究,采用了基于Canopen通訊的多電機(jī)分布式控制結(jié)構(gòu),它有效地滿足系統(tǒng)通訊實(shí)時(shí)性高的要求,并大大節(jié)省了主控單元的接口需求。姿態(tài)調(diào)節(jié)系統(tǒng)加裝絕對編碼器和制動(dòng)器,使系統(tǒng)具有斷電抱死和掉電記憶的功能。浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用光電開光進(jìn)行油量檢測,有效解決了浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分步排油的問題。 3、運(yùn)動(dòng)控制采用數(shù)字PID算法,并設(shè)計(jì)了PID控制器。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)有定位導(dǎo)航技術(shù),分析了定位導(dǎo)航技術(shù)中難點(diǎn)。 4、對各個(gè)傳感器單元進(jìn)行了功能測試,驗(yàn)證了單元模塊的功能,并對耐壓殼體進(jìn)行壓力測試和浮力損失測試,驗(yàn)證浮力系統(tǒng)分步排油的合理性。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2012
【中圖分類】：TP273;P715
【部分圖文】：

圖 1-1 Slocum 水下滑翔器ay 滑翔器是目前世界上下潛最深得滑翔器，最大下潛深度為 1500 米 1-2 所示。它的主要技術(shù)參數(shù)為：采用多沖程柱塞泵，巡航范圍為 700節(jié)量為 900cc，尾部通訊天線安裝在兩側(cè)的機(jī)翼中。Seaglider 滑翔器度為 1000 米，他最大的特點(diǎn)是殼體采用中性殼體技術(shù)，巡航范圍為，外形如圖 1-3 所示。圖 1-2 Spray 滑翔器 圖 1-3 Seaglider 滑翔器

科工作在 AUV 模式與 Glider 模式�；炷辏� D. Richard Blidberg 等人在 Slocu的概念，外形如圖 1-6 所示，該 Slocu個(gè)螺旋槳推進(jìn)器構(gòu)成[4]。

混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器的研制處于起步階段，目前只有 2009 年大學(xué)研制出的一臺混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器，它的工作深度為 500 米，凈重 130，并于云南撫仙湖做了湖試試驗(yàn)[10]。如圖 1-12 和圖 1-13 所示，該平臺水下器和傳統(tǒng)自主水下航行器的結(jié)合，可工作在滑翔模式和螺旋槳推進(jìn)模式。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 偉利國;張小超;胡小安;;TCM3電子羅盤的特性與應(yīng)用[J];傳感器與微系統(tǒng);2009年07期

2 王樹新;王延輝;張大濤;何漫麗;朱光文;任煒;;溫差能驅(qū)動(dòng)的水下滑翔器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J];海洋技術(shù);2006年01期

3 李澄;趙輝;;CANopen協(xié)議及在電機(jī)系統(tǒng)控制中的應(yīng)用[J];機(jī)電工程;2008年07期

4 張捍東;徐龍;岑豫皖;;CANopen協(xié)議及在ARM控制多電機(jī)驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)中的應(yīng)用與設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化與儀器儀表;2011年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 王延輝;水下滑翔器動(dòng)力學(xué)行為與魯棒控制策略研究[D];天津大學(xué);2007年

2 王曉鳴;混合驅(qū)動(dòng)水下自航行器動(dòng)力學(xué)行為與控制策略研究[D];天津大學(xué);2009年

3 姜琳;過程控制優(yōu)化中的智能方法研究[D];吉林大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

1 季龍;水下滑翔機(jī)定位導(dǎo)航系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)研究[D];浙江大學(xué);2006年

2 卞秀輝;基于CAN總線的血管造影機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2007年

3 黃偉;電能驅(qū)動(dòng)水下滑翔器控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];天津大學(xué);2007年

4 李彥波;電驅(qū)動(dòng)水下滑翔器姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)研究[D];天津大學(xué);2007年

5 鄭飛;基于ARM的智能PID控制系統(tǒng)[D];北京交通大學(xué);2009年

本文編號：2811973