| 题名 | 基于可旋转推进器的水下机器人运动控制研究 |
| 作者 | 凌波 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2011-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 导师 | 李硕 |
| 关键词 | 可旋转推进器 能耗 水下机器人 运动控制 |
| 其他题名 | Research on Motion Control of Underwater Vehicle Based on Rotatable Thruster |
| 学位专业 | 模式识别与智能系统 |
| 中文摘要 | 水下机器人作为一种先进的水下运动平台，可携带多种传感器和设备用于海洋科学考察和环境监测，取得有价值的科学资料。随着陆地资源的开发殆尽，海洋资源的开发和利用对经济增长的推动作用日趋明显，人类对海洋开发和利用的需求更加强烈。因此，全面深入认识海洋、开发海洋、利用海洋和保护海洋具有重大战略意义。为了有效延长水下机器人特别是AUV的水下作业时间，本论文从降低水下机器人推进系统功耗的角度开展有关研究工作。 推进器通常是水下机器人消耗能源最大的单元，目前水下机器人的推进器大都是固定安装，每个自由度的运动控制通常由一个或多个推进器来完成，这样为了实现水下机器人多自由度的运动控制，往往在载体上安装多个推进器，增大了功率消耗。本文通过改变推进器的安装方式，提高水下推进器的工作效率，用少量的推进器来实现更多自由度的运动控制，降低功耗，延长水下作业时间。 使用固定安装的螺旋桨推进器通常通过改变螺旋桨旋转方向来产生不同方向的推力，为了追求某一方向上推力，螺旋桨在正反转时推力有明显的不同。为了最大限度地发挥螺旋桨在某一方向上的最大推力，通过改变推进器的工作状态，使其始终保持在最优方向上工作，就可以提高其工作效率，降低能量损耗。 基于上述旋转推进器的特点，本文在充分考虑可旋转推进器机械结构复杂度的前提下，为了实现旋转推进器的运动控制，在设计推进模块的基础上，搭建了一个简易的水下机器人运动控制系统，便于开展独立的研究工作。本文从控制系统硬、软件两方面开展了研究设计工作。在硬件上进行了总体设计和装调，实现可旋转推进器运动控制功能；在软件上进行了相应的模块化设计，保证了基于可旋转推进器的水下机器人系统稳定运行。 主要工作包括：(1)可旋转推进系统硬件系统设计。首先对硬件系统总体框架进行了详细的研究；然后根据控制系统的需要介绍了设备的选型及特点；最后对各功能子单元进行了分别介绍。(2)可旋转推进系统软件系统设计。首先从总体上详细研究了可旋转推进器控制系统的结构和组成；然后对水面控制软件进行了通信单元的设计和人机交互界面的设计；最后进行了系统移植和对水下控制软件的模块化设计；(3)可旋转推进器系统仿真。首先进行了坐标系定义、坐标变换工作；然后建立了可旋转推进器的推力模型；最后进行了水下机器人控制任务的分析并提出了完成任务的具体约束条件；(4)可旋转推进器试验研究。对装有可旋转推进器的水下机器人进行陆上和水池试验并通过对数据的分析说明了可旋转推进器设计的合理性和正确性。 |
| 索取号 | TP242/L66/2011 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-07-27 |
| 分类号 | TP242 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.sia.ac.cn/handle/173321/9274]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_水下机器人研究室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 凌波. 基于可旋转推进器的水下机器人运动控制研究[D]. 中国科学院沈阳自动化研究所. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2011. |
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