COMPACT—PCI IPC用于深海集矿作业车两级控制系统

集矿作业车控制主要为对作业车行走速度、行走方向、行走轨迹和工作机构状态的控制;同时,对集矿作业车深海周边环境、部件工作状态等参数进行监测。鉴于深海作业车现场控制所需设备的密水和耐压要求,选用COMPAC-PCI IPC作为水下作业车在线自治控制主机和水面远程监控站,构成两级控制系统,实现了对作业车收放姿态监测及着底控制、作业车按预现划路径行走过程控制、作业车集矿机构作业参数优化控制、破碎机构控制与监测。

水下集矿作业车运动光学实时跟踪测量系统

集矿作业车是大洋采矿系统的关键技术,在实验定型阶段,高精度的测量集矿作业车的运动学参数是检验集矿作业车的牵引、控制等模块性能必不可少的环节。针对集矿作业车在水中行进、活动范围较大的特点,提出了利用广角镜头进行双目交会测量的光学方法,实现了集矿作业车运动轨迹实时跟踪测量系统。该系统首先在实验室内利用网格板对广角镜头的畸变进行修正;其次,在现场,根据场景中的自然特征,在室内标定的基础上,修正镜头畸变,标定摄像机内外参数;最后,两台摄像机跟踪集矿作业车上的合作特征,实时交会测量获得集矿作业车的运动轨迹,包括位置、速度等。该系统的测量结果与全站仪测量结果的残差为5mm。系统已正式通过验收,并投入使用。

深海集矿作业车行走控制系统的研究

针对深海稀软底质上采集多金属结核的集矿作业车行走控制问题,采用了上位机-下位机控制模式。采用NI控制器、采集板卡和实时操作系统,基于Lab VIEW进行控制系统的软件开发,综合利用惯导、多普勒计程仪(DVL)以及声学定位技术等进行作业车姿态测量和轨迹跟踪,采用分层控制策略实现对集矿作业车水下行走的智能控制。通过实验室水池实验,检验了集矿作业车控制系统的运行性能,为后续海上试验奠定了基础。