【摘要】：水產(chǎn)養(yǎng)殖對水質(zhì)的要求嚴(yán)格,檢測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)取樣等方式對水質(zhì)進(jìn)行檢查。這些方式存在費用高、耗時長、檢測不準(zhǔn)等問題。為了解決上述存在的問題,本文研究一款可作為水質(zhì)檢測的平臺的水下巡檢系統(tǒng),具有多自由運動功能,采用基于視覺的方式實現(xiàn)巡檢系統(tǒng)在水下的自動定位導(dǎo)航。本文首先對巡檢系統(tǒng)進(jìn)行需求分析,給出如下巡檢系統(tǒng)需要具備的功能:能夠在水下實現(xiàn)四自由度運動,具有檢測前進(jìn)方向上的障礙物的功能,在巡檢過程中實現(xiàn)自身運動狀態(tài)檢測,能搭載不同類型的傳感器,在水質(zhì)檢測的重點不同時能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化組裝�；谝陨涎矙z系統(tǒng)功能的分析,本文對巡檢系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計。巡檢系統(tǒng)采用四個螺旋槳推進(jìn)器來實現(xiàn)四自由度運動,并采用模塊化的分艙式結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過視覺方案來實現(xiàn)障礙物的檢測,使用掛載板的方式實現(xiàn)多傳感器的搭載。同時本文對巡檢系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)進(jìn)行建模分析,給出了靜水狀態(tài)下運動的流場仿真分析�？紤]到巡檢系統(tǒng)在水下運動時對航向以及深度的要求,本文還設(shè)計了雙閉環(huán)PID的運動控制方案,使得巡檢系統(tǒng)在航向上以及深度上能夠分別實現(xiàn)穩(wěn)定的運動控制。在對上述巡檢系統(tǒng)的設(shè)計方案與有關(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,編制了相應(yīng)的軟件控制程序,實現(xiàn)了運動控制算法,并進(jìn)行了相關(guān)的水下實驗,驗證水下巡檢系統(tǒng)的功能。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。
【圖文】：

圖 1-1 傳統(tǒng)的水質(zhì)調(diào)查方式[4-7]基于對上述背景和研究意義的分析，本文設(shè)計一款用于水質(zhì)檢測的水檢系統(tǒng)。通過對該系統(tǒng)在水下運動時的運動學(xué)和動力學(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)檢測定高效的檢測水質(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人數(shù)下航行器兩大類[8]。世界各國對水下航行起步都比較晚，國外在水下航行器的研究領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的有美國學(xué)院 MIT Sea Grant's AUV 實驗室、美國海軍研究生院（Naval Postgraool ）智能水下運載器研究中心、美國伍慈侯海洋學(xué)院（ Woods anographic Institute ）、美國弗羅里達(dá)大西洋大學(xué)高級海洋系統(tǒng)實dvanced Marine System Laboratory）、美國緬因州大學(xué)海洋系統(tǒng)工程實arine Systems Underwater Systems Institute）、美國夏威夷大學(xué)自動化

的影響；對巡檢系統(tǒng)進(jìn)行計算流體力學(xué)（FD）仿真分析可以對巡檢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計進(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)實現(xiàn)其預(yù)期運動效果的決定性因素驅(qū)動方式的研究現(xiàn)狀驅(qū)動方式多種多樣，不同的驅(qū)動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)動的水下機(jī)boTuna 模仿了藍(lán)鰭金槍魚的運動方式，采現(xiàn)其在水下的運動，在水下運行時，，其平 能夠在水 中運動可以用波動推進(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S969

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2616432