基于AUV的波浪能发电技术研究现状与展望

针对自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)深远海作业的能源供给问题,提出应用波浪能的解决方案,总结波浪能发电应用于AUV中的研究现状,包括波浪能航行器随体发电及AUV波浪能水下坞站技术。对AUV波浪能发电所面临的挑战进行探讨与展望。通过对与波浪能发电技术相关的能量转换、存储、装置可靠性及控制技术等关键问题作进一步的研究,为波浪能在小型无人海洋航行器能源供给方面的研究提供有益的参考。

两摆动自由度AUV水下接驳站结构方案研究

针对深海海底观测网技术发展的需求,将深海移动平台的动态、大范围观测与网络节点的静态、长期观测相结合,形成一个长期、实时的海洋环境立体观测网络,设计一种具有两个摆动自由度的水下接驳站,介绍其主体结构设计,并建立水下接驳站的拉格朗日动力学方程,分析调节重块对受到干扰后的接驳站恢复稳态的快速性的影响,同时进行仿真验证,并制作等比例缩放的接驳站样机模型进行水池试验。仿真和试验结果均表明,两自由度的水下接驳站的结构方案是可行的,可以适应不平地势、降低安装难度,并且增大调节重块的质量将有效增强接驳站的抗干扰性,减小接驳站受到干扰后偏离平衡位置的角度,加快接驳站受到干扰后的恢复到稳态的速度。

基于偶极势场的移动回收站空间回坞导引算法

针对自主水下航行器(AUV)的自主回收问题,提出了一种基于偶极势场的移动回收站空间回坞导引算法。在回收站移动的情况下,AUV动态测量应答器的位置,从而获得AUV在对接坐标系下的坐标和姿态角,利用建立的偶极势场计算出期望的航向角和俯仰角,期望的横滚角设为零。在偶极势场的导引下,AUV沿回收站的中轴线进入回收站。将AUV的控制分解为纵平面和水平面两部分,通过采用自适应非奇异终端滑模控制的方法,分别保证航向角和俯仰角回坞控制的鲁棒性和自适应性。最后,仿真结果证明了在回收站移动的情况下,所设计的空间回坞导引算法是有效的。文中的工作可为移动回收站的回坞对接研究提供参考。

基于模型预测控制的移动回收站对接控制算法

针对自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的回收控制问题,在回收站是移动的情形下,该文提出了一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的对接控制算法。目前,模型预测控制算法是处理约束系统最有效的方法之一。该文重点研究了AUV回坞时状态约束中的可见性约束和自身约束中的输入约束。通过设计预测控制器,在满足约束的条件下,实现AUV水平面的回坞导引控制。最后,在回收站移动的情况下,通过MATLAB仿真证明所设计的对接控制算法是有效的。