超小型水下機(jī)器人沉浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制研究.pdf

1、根據(jù)當(dāng)前水下機(jī)器人研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢以及我國國情，開發(fā)適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和惡劣條件下作業(yè)的特種水下機(jī)器人，將是我國發(fā)展機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)主要方向和內(nèi)容。隨著水下機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，已出現(xiàn)了這樣一種需求，即用水下機(jī)器人代替人工進(jìn)行各種水下危險(xiǎn)作業(yè)，如對(duì)近海石油鉆井平臺(tái)水下結(jié)構(gòu)物、防洪大堤、水庫大壩、河道船閘、港口設(shè)施、近海石油管道、大陸架海底或湖底通訊電纜等的日常檢修工作。為此，我們設(shè)計(jì)一種超小型潛水器。論文主要討論活塞式沉浮運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)及其建模仿真。 首先，本文就這種超小型潛水器的總體方案進(jìn)行了可行性論證，分模塊討論了各主要部件的功能及實(shí)現(xiàn)方法。針對(duì)水下機(jī)器人常用傳感定位設(shè)備進(jìn)行了介紹，討論了傳感器的原理、組成。 其次，本文詳細(xì)給出了水下機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)模型、仿真模型。討論了水動(dòng)力的特性，以及其對(duì)潛器水下運(yùn)動(dòng)的阻力影響。在此基礎(chǔ)上，考慮實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)其作進(jìn)一步合理簡化，得到了便于分析沉浮運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)模型，為控制器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。 接

3、著，本文綜合空氣壓縮式沉浮系統(tǒng)與螺旋槳式沉浮系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)合潛水器體積小、能耗低的特征，設(shè)計(jì)出一種活塞式沉浮系統(tǒng)。它能使?jié)撍魇芰鶆?，能在沉浮時(shí)保持良好的穩(wěn)定性。 然后，本文利用前面章節(jié)建模的結(jié)果，建立了沉浮系統(tǒng)的控制模型。并針對(duì)系統(tǒng)特性，討論了數(shù)字PID控制器及其參數(shù)整定方法。經(jīng)MATLAB仿真，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，深度控制能夠滿足要求。 最后，本文給出了基于AVRMega16單片機(jī)的詳細(xì)硬件和軟件設(shè)計(jì)流程，對(duì)主要功能