水下机器人深度控制研究

实现PID控制器在水下机器人中的应用。提出水下机器人六自由度空间运动模型;借助SIMULINK平台,设计PID控制器对水下机器人深度控制进行仿真;将控制算法写入实际控制系统中,并在仿真控制参数的基础上微调,实现水下机器人深度控制。     

一种轻小型智能扫雷机器人的设计与实现

针对传统扫雷方式的弊端,结合智能水下机器人的发展趋势,设计了一款具有遥控和自主双模式操作的轻小型扫雷机器人。能通过双视频摄像头对小范围的目标进行精准定位,机械手自动或手动遥控完成排雷,工作期间实时捕捉水下画面,记录机器人的运动轨迹。系统以STC15单片机为核心,由动力系统、图像采集处理系统、控制系统及辅助系统四大部分组成,采用了图像识别、滑模控制及柔性传动等关键技术。系统设计合理,功能完善,相关技术可在水下机器人中推广使用。     

基于积分分离模糊PID的ROV航向控制设计及实现

ROV(水下机器人)运动常表现出不确定性,很难建立精确的数学模型。为实现精确航向控制,减小偏航角较大时产生的超调,设计了一种积分分离模糊PID控制器。利用MATLAB-SIMULINK仿真建模,对ROV航向控制进行仿真实验,通过一种小型水下机器人的水池实验,整定优化PID参数,并与经典PID控制性能比较,实验结果证明该控制器具有较好的动态性能和稳态性能。     

大相对孔径水下广角成像物镜的设计

提高水下成像物镜的视场角和相对孔径对于增强水下成像物镜的性能具有重要意义。本文分析了大相对孔径水下广角成像物镜的设计特点和方法,指出限制水下视场角的关键因素,提出满足水下大角度光学成像的应用需求的技术措施。     

海洋监测作业系统

在目前海洋无人智能监测系统中,无人工程船相对于其他无人智能平台具有其独特的优势。由于水下环境的复杂性和不确定性本文设计了一个以USV为主体,添加ROV辅助监测取样的系统。本文利用三维建模,并进行有限元分析及运动分析构建联合型的海洋智能监测系统。     

水下油气管道随机振动的模拟算法

水下穿越输油气管道具有施工方便、投资省等优点.但水下穿越段一旦遭到破坏,其破坏点不易被发现,修复困难,因此水下管道的振动分析研究具有重要意义.文章从分析水下管道的受力情况出发,建立了描述水下管道振动的随机微分方程,求解出描述振动受力的随机过程,从而给出这种振动受力的计算和模拟方法.其结果可引申到在流体中运动的物体,如大气中的各种飞行器及其部件的振动模拟以及寿命预测等应用研究领域.     

基于QPSK扩频技术的水下Modem设计

介绍一种基于正交相移键控(QPSK)扩频通信技术的水下调制解调器(Modem)的设计。该水下Modem系统以低功耗的ADSP-BF533芯片为核心,采用扩频QPSK调制与解调算法,实现水下组网和数据远距离长期可靠通信;该水下Modem可通过标准的RS-232接口连接PC终端,实现水下设备和水上PC终端的数据传输。该水下Modem具有低功耗、集成度高、软件可移植、抗干扰能力强的特点,符合未来水下通信技术发展的方向。经海上试验,达到设计目标要求。     

基于Nussbaum增益方法的UUV路径跟踪控制

研究有界控制输入下欠驱动水下机器人(UUV)路径跟踪问题。UUV的水下运动通常靠推进器来实现,推进器所产生的推力大小受推进器形状、电力、水流情况以及UUV外形所决定,并且推力大小有一定的变化范围,这就要求对UUV进行控制器设计时要考虑控制的有界性这一限制。本实验以UUV路径跟踪为控制目标,引入一个辅助系统和Nussbaum增益函数来解决控制输入有界约束问题,其中辅助系统用来实现有界输入控制设计问题,Nussbaum增益用来估计控制器未知参数。通过Lyapunov稳定理论和仿真分析表明,所设计的控制器在保证闭环系统稳定的同时能使系统的控制输入增益始终保持在实际约束的范围内。     

应用于作业式水下自主潜航器的水下电动机械手研发（英文）

目的：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象,探索水下电动机械臂和自主水下航行器（AUV）的集成技术,设计一套全新的适用于500 m以上水深的水下机械臂。2.提高AUV的现场操作干预能力和自主作业能力,为海底探测取样作业提供更加有效、经济、方便、快速的手段,在海洋资源探测中发挥更大的作用。创新点：1.以水下轻量化水下电动机械臂为研究对象,探索水下电动机械臂和AUV的集成技术,设计了一款全新的适应AUV搭载的水下电动机械手。2.该水下电动机械手的密封方式借鉴了深海液压系统的工作原理,采用压力补偿的方式提升电动机械手本身的耐压性和防水性,提升了电动机械手的适用水深和水下工作的可靠性。方法：1.基于机器人运动学与动力学理论,进行仿真验证,并搭建水下电动机械手实验平台。2.进行陆上和水下的实验,完成轨迹的跟踪实验,并对水上水下和仿真实验的数据进行对比分析,得到水下电动机械手的轨迹跟踪精度,以验证该机械手的运行精度。结论：1.在匀加速/减速过程中,机械手关节的运行更加稳定;在从匀减速到停止的过渡阶段有微量的过冲;在匀速运动过程中,关节角度跟踪不稳定,从波动幅度来看,误差范围约为0.01 rad...     

白鹤梁题刻水下保护工程安全监测系统设计研究

三峡库区国家级重点文物白鹤梁题刻保护工程是一项水下保护工程,等级为特级.为保证它能在水下长期安全运行,有效地保护文物,及时发现安全隐患,验证设计的合理性,特建立了一套长期实时在线的安全监测系统.该系统由电测传感子系统和光纤传感子系统两部分组成,本文详细阐述了白鹤梁题刻水下保护工程安全监测系统设计研究的相关内容.