【摘要】：水產(chǎn)養(yǎng)殖對(duì)水質(zhì)的要求嚴(yán)格,檢測(cè)人員通常采用固定位置安裝相應(yīng)傳感器或者人工隨機(jī)取樣等方式對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢查。這些方式存在費(fèi)用高、耗時(shí)長(zhǎng)、檢測(cè)不準(zhǔn)等問(wèn)題。為了解決上述存在的問(wèn)題,本文研究一款可作為水質(zhì)檢測(cè)的平臺(tái)的水下巡檢系統(tǒng),具有多自由運(yùn)動(dòng)功能,采用基于視覺的方式實(shí)現(xiàn)巡檢系統(tǒng)在水下的自動(dòng)定位導(dǎo)航。本文首先對(duì)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行需求分析,給出如下巡檢系統(tǒng)需要具備的功能:能夠在水下實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動(dòng),具有檢測(cè)前進(jìn)方向上的障礙物的功能,在巡檢過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自身運(yùn)動(dòng)狀態(tài)檢測(cè),能搭載不同類型的傳感器,在水質(zhì)檢測(cè)的重點(diǎn)不同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化組裝。基于以上巡檢系統(tǒng)功能的分析,本文對(duì)巡檢系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。巡檢系統(tǒng)采用四個(gè)螺旋槳推進(jìn)器來(lái)實(shí)現(xiàn)四自由度運(yùn)動(dòng),并采用模塊化的分艙式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),通過(guò)視覺方案來(lái)實(shí)現(xiàn)障礙物的檢測(cè),使用掛載板的方式實(shí)現(xiàn)多傳感器的搭載。同時(shí)本文對(duì)巡檢系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模分析,給出了靜水狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的流場(chǎng)仿真分析�？紤]到巡檢系統(tǒng)在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)航向以及深度的要求,本文還設(shè)計(jì)了雙閉環(huán)PID的運(yùn)動(dòng)控制方案,使得巡檢系統(tǒng)在航向上以及深度上能夠分別實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)控制。在對(duì)上述巡檢系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案與有關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上,研制出水下巡檢系統(tǒng)樣機(jī),搭建并調(diào)試了硬件系統(tǒng)控制平臺(tái),編制了相應(yīng)的軟件控制程序,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制算法,并進(jìn)行了相關(guān)的水下實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證水下巡檢系統(tǒng)的功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【圖文】：

圖 1-1 傳統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)查方式[4-7]基于對(duì)上述背景和研究意義的分析，本文設(shè)計(jì)一款用于水質(zhì)檢測(cè)的水檢系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)該系統(tǒng)在水下運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析、水下流以及固定航向和固定深度上的控制方法的研究，為后期攜帶水質(zhì)檢測(cè)定高效的檢測(cè)水質(zhì)奠定良好的基礎(chǔ)。 水下航行器的研究現(xiàn)狀水下巡檢系統(tǒng)是水下航行器中的一類，水下航行器按照操控的方式不為載人水下航行器和無(wú)人數(shù)下航行器兩大類[8]。世界各國(guó)對(duì)水下航行起步都比較晚，國(guó)外在水下航行器的研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的有美國(guó)學(xué)院 MIT Sea Grant's AUV 實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)海軍研究生院（Naval Postgraool ）智能水下運(yùn)載器研究中心、美國(guó)伍慈侯海洋學(xué)院（ Woods anographic Institute ）、美國(guó)弗羅里達(dá)大西洋大學(xué)高級(jí)海洋系統(tǒng)實(shí)dvanced Marine System Laboratory）、美國(guó)緬因州大學(xué)海洋系統(tǒng)工程實(shí)arine Systems Underwater Systems Institute）、美國(guó)夏威夷大學(xué)自動(dòng)化

的影響；對(duì)巡檢系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)（FD）仿真分析可以對(duì)巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)巡檢系統(tǒng)后期用于控制模型中的有關(guān)系數(shù)檢系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其預(yù)期運(yùn)動(dòng)效果的決定性因素驅(qū)動(dòng)方式的研究現(xiàn)狀驅(qū)動(dòng)方式多種多樣，不同的驅(qū)動(dòng)有著其各方式的研究，有研究人員把目光放在的水麻省理工學(xué)院研制了仿生驅(qū)動(dòng)的水下機(jī)boTuna 模仿了藍(lán)鰭金槍魚的運(yùn)動(dòng)方式，采現(xiàn)其在水下的運(yùn)動(dòng)，在水下運(yùn)行時(shí)，，其平 能夠在水 中運(yùn)動(dòng)可以用波動(dòng)推進(jìn)理，被 RoboTuna 脊椎曲線所包絡(luò)的水由向前的推力。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S969

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 梁慧琳;項(xiàng)基;邊靖?jìng)?;四旋翼水下航行器運(yùn)動(dòng)控制及可視化仿真[J];工業(yè)控制計(jì)算機(jī);2015年12期

2 龐永杰;王亞興;楊卓懿;高婷;;Myring型回轉(zhuǎn)體直航阻力計(jì)算及艇型優(yōu)化[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2014年09期

3 魏子凡;俞強(qiáng);楊松林;;基于CFD不同AUV艇體的阻力性能分析[J];中國(guó)艦船研究;2014年03期

4 俞強(qiáng);魏子凡;楊松林;王保明;;基于CFD不同AUV艇體阻力性能研究[J];船海工程;2014年02期

5 張斌;宋保維;朱信堯;朱崎峰;;水下駐留無(wú)人水下航行器駐留過(guò)程建模與仿真[J];兵工學(xué)報(bào);2014年04期

6 封錫盛;李一平;;海洋機(jī)器人30年[J];科學(xué)通報(bào);2013年S2期

7 曹攀;白秀琴;王瑞剛;袁成清;嚴(yán)新平;;水下航行器中的摩擦學(xué)問(wèn)題分析及研究進(jìn)展[J];潤(rùn)滑與密封;2013年11期

8 高亮亮;李道亮;梁勇;李瑾;馬晨;陳英義;;水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)與管理研究[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年08期

9 高飛;王玉魁;王振龍;王揚(yáng)威;李健;;形狀記憶合金絲驅(qū)動(dòng)的仿生墨魚水下機(jī)器人的原型設(shè)計(jì)[J];機(jī)器人;2013年03期

10 潘光;施瑤;杜曉旭;黃橋高;;駐留航行器沉底穩(wěn)定性的數(shù)值分析[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(bào);2012年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前2條

1 詹成勝;劉祖源;程細(xì)得;;基于FLUENT的潛艇水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)數(shù)值計(jì)算[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

2 匡曉峰;繆泉明;程明道;;潛艇近海底航行水動(dòng)力數(shù)值計(jì)算研究[A];2004年船舶水動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 杜娟;水下球形機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉漢超;獐子島海洋牧場(chǎng)海域夏季浮游植物群落研究[D];大連海洋大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2616432