ROV近底滑行動力學(xué)與控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著陸上資源的枯竭，海洋資源逐漸成為二十一世紀(jì)各國關(guān)注的焦點，絕大多數(shù)的貴重深海資源又都蘊(yùn)藏在海底。對環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)，適合于不同地貌、不同深度的水下作業(yè)設(shè)備，近年來受到了廣泛的關(guān)注。與水下人工作業(yè)相比，無人潛水器憑借安全、低成本的優(yōu)點逐漸成為了人們探索海洋的最主要手段。
　　深海工作中，無論是海底管線埋設(shè)還是海底觀察取樣，都需要具有良好近底工作性能的ROV來幫助實現(xiàn)。ROV可根據(jù)搭載設(shè)備的不同來實現(xiàn)不同的功能。搭載噴沖埋纜系統(tǒng)則

2、可以實現(xiàn)海底油氣管線的埋設(shè)，搭載觀測系統(tǒng)及機(jī)械手則可以實現(xiàn)海底物質(zhì)的觀測采樣。具有近底滑行能力，能夠在近底工作的ROV是實現(xiàn)這兩種目的的重要幫手。此類ROV設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)不同于浮游式ROV，因為其在近底工作狀態(tài)下會與海底土層發(fā)生接觸，系統(tǒng)中會引入新的干擾力。同時也不同于傳統(tǒng)的拖曳式埋纜設(shè)備，因為其本身具有動力和控制系統(tǒng)，具有更好的靈活性和機(jī)動性。這種新式ROV的研究可以為我國在此類特種深海海底作業(yè)設(shè)備的研究領(lǐng)域提供有效的幫助。
　

3、　本文針對ROV近底滑行動力學(xué)與控制技術(shù)進(jìn)行了研究?；潦絉OV在近底工作時滑橇?xí)糠窒萑牒５淄翆又?，目前針對運(yùn)動物體在土中受力的研究很少，但滑橇在土中運(yùn)動過程中產(chǎn)生的干擾力對整個系統(tǒng)的運(yùn)動穩(wěn)定性影響很大，故對其干擾力進(jìn)行分析，建立滑橇受力數(shù)學(xué)模型，并通過泥池拖動實驗驗證不同因素對滑橇受力的影響，驗證滑橇受力數(shù)學(xué)模型的適用性，并提出較為優(yōu)化的滑橇受力數(shù)學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，對整個滑橇式ROV進(jìn)行動力學(xué)建模，最終得到滑橇式ROV近底滑行狀態(tài)

4、下水平面內(nèi)三自由度運(yùn)動方程。
　　航向穩(wěn)定性是滑橇式 ROV水平面運(yùn)動中最為重要和關(guān)鍵的一項技術(shù)指標(biāo)。結(jié)合運(yùn)動穩(wěn)定性的判斷方法，提出了滑橇式ROV近底滑行狀態(tài)下水平面內(nèi)運(yùn)動穩(wěn)定性判據(jù)。結(jié)果表明合理的滑橇設(shè)計可以大大提高整個系統(tǒng)的運(yùn)動穩(wěn)定性。進(jìn)行仿真分析，對比無控制自航狀態(tài)下ROV本體與滑橇式ROV受到擾動后的運(yùn)動狀態(tài)，分析滑橇的加入對整個系統(tǒng)運(yùn)動穩(wěn)定性的影響。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行艏向角閉環(huán)控制運(yùn)動仿真，結(jié)果表明艏向角的閉環(huán)控制能夠進(jìn)一步