良好的推力控制分配策略是纜控水下機(jī)器人（remotely operated vehicle, ROV）機(jī)動性和作業(yè)安全性的保障,也是ROV運動控制技術(shù)得以實現(xiàn)的必要條件.但現(xiàn)有的推力控制分配策略存在推力輸出飽和或計算時間過長等問題,導(dǎo)致ROV機(jī)動性欠佳.針對現(xiàn)存問題,提出了一種混合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配策略.首先,建立ROV驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,設(shè)計了一種混合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配函數(shù);再使用Fluent軟件分析不同工況下導(dǎo)管螺旋槳的水動力性能,得到推進(jìn)器的推力模型,從而確定混合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配函數(shù)的約束條件;最后采用光滑牛頓法求解混合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配函數(shù),并與傳統(tǒng)偽逆推力分配策略進(jìn)行仿真對比.仿真結(jié)果表明,混合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配策略能滿足各推進(jìn)器對推力的約束要求,并能有效地利用約束范圍內(nèi)的推力集合,且通過光滑牛頓法求解的總體誤差小于0.0007 N m,單步迭代次數(shù)在10步以內(nèi),單步計算時間小于2 ms,其具有精度高、實時性好、無推力輸出飽和等優(yōu)點. 

【文章來源】：中國科學(xué):技術(shù)科學(xué). 2020,50(03)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

ROV運動空間坐標(biāo)系定義示意圖ζxz縱蕩橫蕩垂蕩(u,X)

合優(yōu)化目標(biāo)推力控制分配問題是嚴(yán)格凸二次規(guī)劃問題.2.4光滑牛頓法光滑牛頓法是解決嚴(yán)格凸二次規(guī)劃問題的有效方法,可以在有限迭代次數(shù)內(nèi)快速獲得全局最優(yōu)解,滿足ROV控制系統(tǒng)的要求.本小節(jié)主要給出光滑牛頓法求解推力分配二次規(guī)劃問題的步驟及求解中的重要計算公式,具體理論推導(dǎo)過程參考相應(yīng)文獻(xiàn)[13].利用Kuhn-Tucker條件,問題式(8)等價于:H(,μ,)=W(A)μ(A)+c=0,(9)1ETITH(,μ,)=h+(A)=0,(10)2EETxyoFront1號2號3號4號d3d2d1圖2垂直推進(jìn)器分布圖Figure2Verticalpropellerdiagram.中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)2020年第50卷第3期289

中,計算域的設(shè)計與網(wǎng)格的劃分策略同后槳一致(圖7).3.3邊界條件設(shè)置與求解方法(1)邊界條件設(shè)置1)旋轉(zhuǎn)域轉(zhuǎn)動:采用MRF模型實現(xiàn)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)運動,設(shè)置子流域I為內(nèi)部旋轉(zhuǎn)流域,其余子流域為外部靜態(tài)流域;表1導(dǎo)管螺旋槳主要幾何參數(shù)Table1Maingeometricparametersofductedpropeller幾何參數(shù)數(shù)值螺旋槳直徑(Dp)60mm槳葉數(shù)(Z)4盤面比(Ae/Ao)0.7螺距比(P/Dp)1.2轂徑比(Do/Dp)0.2標(biāo)稱葉稍間隙(Dc)1mm1.0R0.9R0.8R0.7R0.6R0.5R0.4R0.3R0.2R圖4(網(wǎng)絡(luò)版彩圖)Ka4-70實體模型Figure4(Coloronline)Ka4-70solidmodel.中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)2020年第50卷第3期291


本文編號：3332988