淺海海底管線電纜檢測(cè)維修裝置自航模控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf

1、一生些絲望tt巡zfM12)動(dòng)力布置上，裝置主推進(jìn)系統(tǒng)由首尾各一個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器組成。因此就控制系統(tǒng)而言，簡(jiǎn)單地移植常規(guī)船舶或潛水器控制系統(tǒng)無(wú)疑會(huì)冒很大的風(fēng)險(xiǎn)，科學(xué)的方法應(yīng)該是針對(duì)裝置的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)所設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)進(jìn)行全物理模擬，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)價(jià)和完善，然后將經(jīng)過(guò)全物理試驗(yàn)驗(yàn)證的控制方案(控制器)移植到裝置中，作最終調(diào)試。為此上海交通大學(xué)水下工程研究所在承擔(dān)裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)后，即設(shè)計(jì)制造了裝置的18物理模型并配以與裝置推

2、進(jìn)器動(dòng)力相似的推進(jìn)器，使之成為自航模。以此自航模為對(duì)象，作了大量而充分的研究和試驗(yàn)工作:1)在海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了阻力試驗(yàn)及水動(dòng)力導(dǎo)數(shù)試驗(yàn)2)根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立了自航模的操縱性數(shù)學(xué)模型3)根據(jù)操縱性數(shù)學(xué)模型，提出多種控制方案，并通過(guò)數(shù)字仿真對(duì)這些方案的可行性進(jìn)行初步驗(yàn)證4)將通過(guò)數(shù)字仿真驗(yàn)證的控制方案移植到自航模的控制計(jì)算機(jī)中，在海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行自航?？刂葡到y(tǒng)的全物理模擬，對(duì)動(dòng)力定位、管線跟蹤等能力進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，在

3、試驗(yàn)中對(duì)控制方案(控制器)進(jìn)行了完善，目前該試驗(yàn)己取得圓滿(mǎn)成功，試驗(yàn)的成功為下一步裝置控制系統(tǒng)的研制提供了可靠的技術(shù)保障。作者1999年11月進(jìn)入上海交通大學(xué)船舶與洋工程博士后流動(dòng)站后，即參加了AAM“C的設(shè)計(jì)和診驗(yàn)作者在其中所作的一些研究工作。整個(gè)報(bào)告娜為飛本報(bào)告年要介紹部分(1)自航模控制系統(tǒng)介紹。該部分主要介紹自航?？刂葡到y(tǒng)的組成、工作原理以及控制方案，同時(shí)指出需要解決的問(wèn)題。(2)回轉(zhuǎn)司膽回路的設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)伺。由于主推進(jìn)系統(tǒng)由首

4、尾各一個(gè)全回轉(zhuǎn)推進(jìn)器組成，而推進(jìn)器的回轉(zhuǎn)是靠步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，為使推進(jìn)器回轉(zhuǎn)到期望的方向，必須對(duì)步進(jìn)電機(jī)的輸出角位移進(jìn)行控制，AbstractSupportedbyNationalHighTechnologyResearch2)Themaindrivesystemconsistsoftwothrustersbeinginstalledinthebowandsternrespectivelybothofwhichcanturnaroundi

5、n360degreerange.Thereforeasfarasthedesignofcontrolsystemofthevehicleisconcerneditshouldhavebeenvalidatedinafullphysicalenvironmentbeforeitisappliedtothevehicle.Afterundertakingthetaskofdesigningcontrolsystemforthevehicle

6、UnderwaterEngineeringResearchInstituteofShanghaiJiaoTongUniversitydevelopedaselfpropelledmodelofthevehicleandhaddonealotofresearchandtestworkbasedonthemodel:1)Measuredthehydraulicdynamicdiferentialcoeficientsanddragcoeff

7、icientsofthemodelinNationalKeyLaboratoryofOceanEngineering2)Establishedthemathematicalmodelofmodelmaneuveringaccordingtothetestdata3)Designedthecontrolsystembasedonthemathematicalmodelandvalidatedthecontrolsystemnumerica

8、lly4)ValidatedthecontrolsystemwithfullphysicalmeansinNationalKeyLaboratoryofOceanEngineeringandsofarthecontrolsystemhavebeenvalidated.HavingbeenapostdoctoralresearchfellowwithCollegeofNavalArchitecture&OceanEngineeringSh

9、anghaiJiaoTongUniversitysinceNovember1999theauthorhadbeentakingpartinthedesignandtestofthecontrolsystemoftheselfpropelledmodel.Mainlyintroducingtheworkdonebytheauthorthisreportcanbedividedintofivechapters:(1)Anintroducti

10、ontothecontrolsystemoftheselfpropelledmodel.Thecomponentsprincipleofoperationandcontrolschemesofthecontrolsystemaredescribedinthischapteralsotheproblemsthatremainunresolvedarepointedout.(2)Servoloopdesignfortheturningmec

11、hanism.Thecontrolsystemofoutputangleofthesteppermotorisdesignedinthischapter.(3)Controlsystemdesignfortheauxiliarymanualoperation.Theauxiliarymanualoperationisanadvancedmannerofmanualoperationbasedonthestabilityaugmentco

12、ntrolsystemofcourseandlateralcommanddivider.Theformermakesspeedofyawingproportionstotheyawingmoment.Thelaterdividesthreecommands(longitudinalthrustlateralthrustandyawingmoment)tofourcommands(twothrustcommandsandtwoforced