隨著我國主要海域的水合物資源勘查逐步進入詳查和試開采階段,探索海底水合物礦體空間分布的準確性要求也越來越高,深拖系統(tǒng)作為探測海底資源的重要工具,對其設(shè)計也提出了新的要求。常規(guī)弱正浮力型拖體布放與回收過程繁瑣,不利于海上作業(yè)的開展;而重力型拖體相比弱正浮力型拖體設(shè)備操作、維護簡單,能夠在較復雜的海域工作,但是由于不加裝浮力材料,拖體的穩(wěn)定性較差。因此本文對重力型拖體在近海底運動的穩(wěn)定性做出分析和試驗,由于海底環(huán)境過于復雜,所以在不考慮其他干擾因素的情況下,僅針對拖體所受拖纜的影響展開研究,設(shè)計并開發(fā)出一種多自由度模擬運動平臺,用以模擬拖纜的運動,最后通過模擬拖曳過程來測試拖體的各項性能及水下運動的穩(wěn)定性,為拖體的設(shè)計提供幫助。首先建立拖纜的運動模型,分析了拖纜在水下的受力情況,在簡化的基礎(chǔ)上,用ANSYS對拖纜拖曳點處（拖纜與拖體相連之處）在不同情況下的運動狀態(tài)進行了仿真。依據(jù)對拖纜拖曳點處運動狀態(tài)仿真結(jié)果的分析,設(shè)計了以STM32為核心多自由度模擬運動平臺控制系統(tǒng),用此系統(tǒng)來模擬拖纜拖曳點處在不同情況下的運動狀態(tài),開發(fā)了相關(guān)的外圍電路,包括通訊模塊、供電模塊、SWD調(diào)試電路、步進電機驅(qū)... 

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 拖纜運動研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外拖纜運動研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)拖纜運動研究現(xiàn)狀
    1.3 本文研究內(nèi)容及章節(jié)安排
第二章 拖纜動力學模型建立
    2.1 坐標系建立及坐標變換
    2.2 拖纜的動力平衡方程
    2.3 拖纜邊界條件的確定
        2.3.1 首端的邊界條件
        2.3.2 尾端的邊界條件
    2.4 ANSYS仿真
        2.4.1 不同拖曳速度時拖纜拖曳點處的姿態(tài)
        2.4.2 存在擾動時拖纜拖曳點處的姿態(tài)
    2.5 本章小結(jié)
第三章 拖纜運動模擬平臺控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
    3.1 模擬運動控制器硬件設(shè)計
        3.1.1 主芯片選型
        3.1.2 各個模塊電路設(shè)計
        3.1.3 電機及驅(qū)動器選型
        3.1.4 模擬運動平臺實物連接圖
    3.2 深拖拖體模型設(shè)計
        3.2.1 拖體承重架構(gòu)的研制
        3.2.2 深拖拖體整體水動力設(shè)計
    3.3 本章小結(jié)
第四章 拖纜模擬運動平臺控制系統(tǒng)控制算法
    4.1 軌跡規(guī)劃方法研究
        4.1.1 S型曲線軌跡規(guī)劃原理
        4.1.2 加減速算法在STM32 中的實現(xiàn)
    4.2 控制算法
        4.2.1 PID控制
        4.2.2 模糊自適應(yīng)PID控制
    4.3 本章小結(jié)
第五章 拖纜模擬運動平臺控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
    5.1 拖纜模擬運動平臺控制系統(tǒng)軟件架構(gòu)
    5.2 拖纜模擬運動控制系統(tǒng)上位機軟件設(shè)計
    5.3 拖纜模擬運動控制器軟件設(shè)計
        5.3.1 uCOS-III移植
        5.3.2 外部接口軟件設(shè)計
        5.3.3 串口通訊協(xié)議
    5.4 實驗結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文目錄及研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：3707980