【摘要】：十九大報(bào)告中明確要求“堅(jiān)持陸海統(tǒng)籌,加快建設(shè)海洋強(qiáng)國(guó)”。同時(shí)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和對(duì)外開(kāi)放不斷擴(kuò)大,國(guó)家戰(zhàn)略利益和戰(zhàn)略空間不斷向海洋拓展和延伸,海洋事業(yè)的發(fā)展關(guān)乎國(guó)家興衰安危與民族生存發(fā)展。上海海洋大學(xué)深淵科學(xué)與技術(shù)研究中心研制的“彩虹魚(yú)”號(hào)全海深復(fù)合型無(wú)人潛水器(Autonomous Remotely Vehicle,ARV),突破了大深度無(wú)人潛水器多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),采用電池為動(dòng)力,單體結(jié)構(gòu),兼具遙控?zé)o人潛水器(Remote Operated Vehicle,ROV)或自主式水下潛水器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)的工作模式,通過(guò)微細(xì)光纖與水面進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,使我國(guó)具備研制全海深復(fù)合型ARV的能力。ARV在大深度海底工作,由于作業(yè)、水流等因素會(huì)使其偏離預(yù)先布放點(diǎn),浮出水面后的ARV可能遠(yuǎn)離出發(fā)地點(diǎn),若作業(yè)海域海況較差,回收過(guò)程更會(huì)增加一定的風(fēng)險(xiǎn)甚至于丟失。ARV集成很多昂貴測(cè)量與探測(cè)儀器、存儲(chǔ)大量寶貴數(shù)據(jù),其安全、高效回收一直備受重視。本論文針對(duì)全海深A(yù)RV海試作業(yè)后回收問(wèn)題,以“彩虹魚(yú)”號(hào)全海深A(yù)RV為對(duì)象,圍繞以提高ARV回收效率為目的,研究并設(shè)計(jì)了一套全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng),主要完成了以下幾方面的工作:(1)全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)針對(duì)ARV采用無(wú)動(dòng)力上浮下潛和全海深的工作特點(diǎn),結(jié)合ARV在深海海底所承受的巨大壓力,提出了一種利用玻璃浮球作為ARV回收控制系統(tǒng)耐壓控制艙的構(gòu)型方案;綜合考慮微細(xì)光纜在海面風(fēng)浪、洋流和母船運(yùn)動(dòng)的作用下容易發(fā)生通信中斷,甚至于光纖折斷的情況,首次提出了以北斗通信為ARV水面定位及回收控制核心的設(shè)計(jì)方案。(2)全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究控制系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)思想,分為若干個(gè)功能不同的模塊,各自封裝了相應(yīng)的算法。其中以各功能模塊為智能節(jié)點(diǎn),基于CAN總線形成網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng),由主控模塊進(jìn)行調(diào)度和管理。綜合采用了集中管理和分散控制的控制方法,增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性和兼容性�；谒兄频摹安屎玺~(yú)”號(hào)全深海ARV裝置,進(jìn)行了ARV回收控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì),并根據(jù)微細(xì)光纖的通信狀況和試驗(yàn)時(shí)海況制定了三種可選回收控制方案,即采用船員下水回收、利用光纖通信控制潛器回收和利用北斗通信完成自主回收,從而確保在海試過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況制定最優(yōu)的回收策略。(3)全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng)控制算法研究運(yùn)動(dòng)控制單元采用了PID控制算法進(jìn)行設(shè)計(jì),根據(jù)ARV的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特征對(duì)其運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行了研究,采用雙閉環(huán)控制ARV的航線和航向角,既確保了航向角能夠自動(dòng)調(diào)整指向母船位置,又能通過(guò)控制推進(jìn)器來(lái)縮小航線路徑偏移量,減小了海流對(duì)ARV運(yùn)動(dòng)路徑的干擾。(4)全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)驗(yàn)證最后,通過(guò)海試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的全海深A(yù)RV回收控制系統(tǒng)的有效性和可靠性。
【學(xué)位授予單位】：上海海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P715;U674.941
【圖文】：

海馬 AUV 回收裝置 (b) 中國(guó)“CR-OIA”AUV 回收裝圖 1-1 水面起吊回收示意圖Fig.1-1 Diagram of lifting and recovery of water surface收方式收方式具有：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、對(duì)小型水下自主潛水器的設(shè)計(jì)改海潛器完成海底作業(yè)任務(wù)進(jìn)入到回收平臺(tái)后，可以快速完數(shù)據(jù)交互等工作。同時(shí)利用這種回收平臺(tái)可以有效的避免擾動(dòng)。但由于這種對(duì)接平臺(tái)單一的回收接口方向，就要求好的運(yùn)動(dòng)和移動(dòng)控制能力，同時(shí)若遇到較大的洋流將嚴(yán)重致無(wú)法完成潛器的回收甚至于造成潛器的遺失[11]。這種水型代表是美國(guó)開(kāi)發(fā)的 REMUS 系列水下自主回收平臺(tái)，如圖套管是這種平臺(tái)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，其中具有聲學(xué)導(dǎo)航定位功能形導(dǎo)套的上方，通過(guò)導(dǎo)航定位設(shè)備和該套裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人潛水器的回收成功概率[12]。

圖 1-3 探索者”號(hào)回收系統(tǒng)Fig.1-3 Explorer· recovery system水下回收平臺(tái)下回收可以應(yīng)用于水下和海底，并且完成安全回收的可能川崎重工業(yè)的 Marine-bird 水下回收系統(tǒng)是最具代表性的人潛水器水下回收系統(tǒng)和水下平臺(tái)的連接，采用“飛機(jī)降水聲指導(dǎo)下，遠(yuǎn)距離調(diào)整無(wú)人水下航行器的姿態(tài)，然后無(wú)慢慢落下，同時(shí)利用無(wú)人潛水器的兩個(gè)捕獲手臂將潛器捕形定位裝置上，然后再進(jìn)行航向和側(cè)面調(diào)整使?jié)撈靼踩交厥�，再通過(guò)平臺(tái)上的循環(huán)鎖定機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)最終位置[15]如圖 1-4 所示。該系統(tǒng)第一次海上試驗(yàn)于 2003 年成功完成濱工程大學(xué)北颯聲學(xué)研究所的“BSAV-III”水下對(duì)接系統(tǒng)收方法，用捕獲臂捕獲潛艇的裙口目標(biāo)。在潛器以大傾角且在周圍環(huán)境的洋流較大、能見(jiàn)度較低的情況下，要實(shí)現(xiàn)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2731351