文档介绍：上海大学
硕士学位论文
超小型水下机器人沉浮系统设计及其控制研究
姓名:马金明
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:翟宇毅
20050201
摘要关镬剩撼⌒退禄魅耍怀粮∠低常菏諴:其次,本文详细给出了水下机器人的空间运动标准数学模型、仿真模型。讨根据当前水下机器人研究现状、发展趋势以及我国国情,开发适应复杂环境和恶劣条件下作业的特种水下机器人,将是我国发展机器人技术的一个主要方向和内容。随着水下机器入应用领域的不断拓宽,已出现了这样一种需求,即用水下机器人代替人工进行各种水下危险作业,如对近海石油钻井平台水下结构物、防洪大堤、水库大坝、河道船闸、港口设施、近海石油管道、大陆架海底或湖底通讯电缆等的日常检修工作。为此,我们设计一种超小型潜水器。论文主要讨论活塞式沉浮运动系统结构设计及其建模仿真。首先,本文就这种超小型潜水器的总体方案进行了可行性论证,分模块讨论了各主要部件的功能及实现方法。针对水下机器入常用传感定位设备进行了介绍,讨论了传感器的原理、组成。论了水动力的特性,以及其对潜器水下运动的阻力影响。在此基础上,考虑实际应用情况,对其作进一步合理简化,得到了便于分析沉浮运动的设计模型,为控制器的设计奠定了基础。接着,本文综合空气压缩式沉浮系统与螺旋桨式沉浮系统的优点,并且结合潜水器体积小、能耗低的特征,设计出一种活塞式沉浮系统。它能使潜水器受力均匀,能在沉浮时保持良好的稳定性。然后,本文利用前面章节建模的结果,建立了沉浮系统的控制模型。并针对系统特性,讨论了数字刂破骷捌洳问ǚ椒ā>璏抡妫笛结果表明,深度控制能够满足要求。最后,本文给出了基于テ南晗赣布腿砑杓屏鞒蹋主要功能模块进行了阐述,并结合实验对系统调试进行了分析。H搜渡涎宦畚摘要
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原创性声明本论文使用授权说明期:上以.㈡荩本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第一章绪论引言广泛应用的世纠”。水下机器人现状及其发展趋势控制技术的角度把水下机器人分成三大类%伴随着人类认识海洋、开发海洋、利用海洋资源和保护海洋资源的进程,水下机器人的研究和发展日趋活跃。同时,随着对资源的日益需求和科学技术水平的不断提高,人类已把海洋作为生存和发展的新领域,海洋的开发与利用已经成为决定一个国家兴衰的基本因素之一,这些都使得使水下机器人具有更加广阔的应用前景。水下机器人设计是一项综合性的复杂工程,技术密集度高,是公认的高科技,它的研制水平体现了一个国家的综合技术力量。世纪将是水下机器人在海洋工程界,水下机器人通常称为潜水器。本文从图水下机器人的分类世纪后半期是水下机器人诞生、发展和走向应用的时期,近十多年来各类水下机器人技术均有长足的进步。芡ü缋虏欢系氐玫侥茉矗虼四茉床皇瞧渲圃家蛩兀保艘能通过电缆对幸?亍H说慕槿搿ǚ矫媸剐矶喔丛拥目刂萍际醯玫搅思化,另~方面也增强了墓δ埽蚨鳵不仅能用于观察,也能用于作业。这一特点是茉诓坏桨敫鍪兰偷氖奔淅锎拥呦虿祷母驹颉挥衅甏缋拢环矫嬖谌撕突魅酥涞男畔⒔换皇艿搅讼拗疲上海大学硕士学位论文
水下机器人研究实例而哪芰υ诤艽蟪ざ壬先【鲇谄浔旧淼淖灾文芰ΑA硪环矫妫珹的能源必须由其自身携带,因而低成本、高效率、大能量、高比能的新能源的开发是另一个发展的关键因素。从国际上的各类水下机器人发展动向来看,鞘澜各国研究和发展的热点,仅美国就有多所大学、研究机构和公司在从事的研究与开发工作。就水下机器人而言,世纪将是氖兰汀现阶段水下机器人的发展趋势体现在以下几个方面【】:代表了未来水下机器人研究的方向事实上,且恢址浅J屎嫌诤5姿阉鳌⒌鞑椤⑹侗鸷痛蚶套饕档募染济又安全的工具。在军事上,嗍且恢钟行У乃斜鳌S朐厝饲彼飨比较,它具有安全奕、结构简单、重量轻、尺寸小、造价低等优点。而与啾龋哂谢疃段Т蟆⑶彼疃壬睢⒉慌碌缋虏啤⒖山敫丛咏峁中、不需要庞大水面支持、占用甲板面积小和成本低等优点。砹宋蠢水下机器人技术的发展方向,是当前世界各国研究工作的热点。现阶段的荒苡糜诠鄄旌筒饬浚挥凶饕的芰Γ抑悄芩揭膊桓摺将来的肴说闹悄埽嗟匾览荡ǜ衅骱腿说闹悄堋;挂T贏上安装水下机械手,使哂凶饕的芰Γ馐且桓龀ぴ兜哪勘辍广泛应用于水下作业中从年世界上出现第一艘遥控潜水器,在短短五十年的时间里,诞生走向实