基于浮力调节系统的AUV定深悬浮控制

定深悬浮是AUV实现虚拟锚泊的主要形态,一般可通过在AUV艏艉配置垂向槽道推进器或浮力调节单元实现。文中主要介绍了AUV浮力调节系统的基本原理、两种定深方式的能耗对比、无模型反馈控制策略、温度对浮力调节系统流量的影响等。湖上试验中,对AUV进行了3 m,10 m定深悬浮,试验结果表明,采用无模型反馈控制策略能够使配置浮力调节系统的AUV在合理的误差范围内实现定深,满足实际工程需要;温度对浮力调节系统的流量有一定的影响,两者大致为三次函数关系;浮力调节方式下AUV的定深悬浮较槽道推进器方式节约能源。

位置-速度闭环的AUV水平面悬停控制研究

以长回转外形的重型自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)为试验平台,设计一种位置-速度闭环的AUV水平面悬停控制方法。针对AUV在悬停过程中的弱机动、慢时变特性,在距离闭环控制的基础上,引入速度反馈,通过距离偏差和航行速度的线性组合获取目标速度,进而控制主推进器转速,以此实现大惯性AUV的定点动力悬停。通过对AUV水动力特性和悬停控制量分析,设计动力悬停线性控制方法,并完成参数配置,以实现AUV在目标点的稳定悬停。最后,通过湖上航行试验,得出AUV能够稳定在目标点4 m范围内。与传统的位置闭环控制比较,悬停范围大大缩小,且改善了由于惯性超调带来的频繁大幅度调整,充分验证了该线性控制方法的有效性。

基于垂向推进方式的AUV低速近底稳定航行

针对低速状态下自治水下机器人(AUV)翼舵力不足的问题,提出了一种基于垂向推进方式的AUV低速近底稳定航行控制方案.基于航速因素,对比分析了翼舵和垂向推进器的推力特性,设计艏艉槽道垂向推进器布置方案.在此基础上通过改进PID(比例-积分-微分)控制策略,优化参数完成垂向运动控制.最后利用某型AUV进行湖上试验,对比翼舵推进方式,得出垂向推进器驱动方式具有更好的低速状态下近底定高航行操控性,实现了控制航行体高度均方差在0.1 m、纵倾均方差在0.5?以下的稳定航行.