复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数.为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数.由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵.最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证.     

基于变增益滑动模态的无人潜水器高度控制

滑动模态控制在无人潜水器运动控制中已经得到较多应用,但其引发的抖振现象仍未很好解决。本文对潜水器的高度控制进行研究,提出一种变增益滑动模态控制方法,旨在保持控制精度的同时抑制抖振现象。此外,还设计了基于高度传感器测量值的非线性状态观测器,以得到高更新率和可靠性的高度及垂荡速度反馈信息,从而改善高度控制系统的控制品质。水池实验验证了本文方法的有效性。     

一种新型水下平台的水平面运动控制

新型水下平台用于从水面布放设备至海底,或从海底回收至水面指定位置,其主要运动形式为垂向无动力下潜或上浮。为了克服垂向运动过程中来自水平方向洋流的扰动,需要对平台的水平位置和首向进行控制。针对平台水动力系数等模型参数难以计算,水平洋流未知、且水平推进系统布置特殊的特点,设计了不依赖于模型参数且具有全局稳定性的水平面运动控制系统,并应用Lagrange方法对推力分配进行了优化从而减小运动控制的总功耗。最后通过仿真对控制算法进行了验证。     

基于双核DSP的科氏质量流量计并行信号处理

科里奥利质量流量计可直接测量介质质量流量与密度,因而被广泛应用于海洋石油领域。针对单处理器难以保证CMF信号处理实时性要求的问题,基于双核DSP设计了多任务分布的CMF并行信号处理方法。完成数据采集与数字滤波计算任务的预处理进程与完成频率检测与相位差检测任务的后处理进程以并行方式分布在双核DSP中,2个进程之间通过核间中断进行同步。为了验证相位差检测实时性与精度,构建了CMF信号处理验证平台。实验结果表明,基于双核DSP的CMF并行信号处理方法具有更高的精度与实时性。