水下机器人故障诊断方案

为了提高水下机器人传感器系统的故障诊断能力,依据小波变换基本理论和线性平滑原理,在分析水下机器人传感器三种故障形式的基础上,提出了相应的故障诊断方法,并进行了信号奇异性分析,探讨了小波基选择的一般标准。通过对海上试验结果分析表明,可以通过高层小波变换来区分噪声信号和突变信号,很好地解决了定位声纳输出振荡的问题,验证了所提方法的有效性与可行性。     

混合仿人智能图式的无人艇自主驾控系统设计

针对高度动态、不可预测的海洋环境,开展了无人艇智能运动控制系统的设计研究.首先本文利用认知学科的"图式"概念来分析人体运动控制系统的结构,提出一种混合式分层递阶结构,把人类的先验知识、专家经验融入到该结构中,并在实践中不断学习和完善,则形成了一种混合仿人智能图式;然后根据该图式的思想,设计了自主驾控系统的体系结构,并编制成简单实用、逻辑性强、能实时运行的控制流程;最后进行了无人艇的航线跟踪和安全自主航行的半实物仿真试验,仿真结果表明该无人艇可以安全的避开其他船舶并尽量跟踪航线.     

风干扰下基于变船长比的无人水面艇路径跟踪方法

针对无人水面艇在路径跟踪过程中易受风环境干扰的问题,建立了风环境下无人水面艇的运动数学模型,提出一种用于抵抗风干扰的直线路径跟踪方法;首先,基于视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪;然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,采用模糊控制方法,设计了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊控制模块,对船长比进行自适应调整,以提高控制器的抗风干扰性能;仿真结果表明,所提方法可减小风干扰作用下的跟踪静差,较之传统单纯PD控制方法,抵抗风干扰的能力得到提高。     

波浪干扰下固定双桨无人水面艇的路径跟踪方法

无人水面艇在路径跟踪过程中容易受到波浪环境的干扰,针对该问题提出一种基于可变船长比的直线路径跟踪方法。首先,建立了固定双桨无人水面艇在二阶波浪力下的运动模型;根据视距导航原理,设计了跟踪期望航向角的PD控制器,通过融合路径方向,距离偏差及船长比等信息,实时调整左右两侧推进电机的控制电压,实现无人水面艇直线路径跟踪。然后,针对不同船长比对直线路径跟踪的影响,在PD控制器中增加了以跟踪过程中的距离偏差和距离偏差变化率为输入,以船长比为输出的模糊推理模块,对船长比进行实时在线调整,提高了系统的抗波浪干扰性能。仿真结果表明,较之固定船长比的路径跟踪方法,所提方法使跟踪过程具有更好的动态性能,并且可减小波浪干扰下的路径跟踪偏差,有效克服波浪的干扰作用。     

深海水下采油树流场分析及流阻计算

建立500 m水深的采油树的流场简化模型,对采油树流场在给定的2种工况下进行分析,评定流体流动和分布特点并计算流阻.分析结果表明：采油树本体在2种工况下的压力和速度变化较均匀,只是在变直径处或直角弯管处会出现湍流现象.     

广义S面的水下机器人控制器设计

为了改善水下机器人的控制效果,进行控制器设计研究.设计一个板极模型控制器,并且对Sigmoid型S面控制器和板极模型控制器进行对比研究.在此基础上,提出广义S面控制器.该控制器体现了模糊控制的思想,具有PD控制的简单结构;与模糊控制相比,不仅细化了模糊规则,而且降低了参数调整的复杂度,减少了计算量.将两种方法应用于水下机器人仿真研究和海上实验.仿真及实验结果的分析表明,在同样参数设置情况下,选择收敛性较好的S型非线性函数代替sigmoid型S面控制器中的sigmoid函数生成的广义S面控制器具有更好的控制效果.     

喷水推进无人艇的基础运动控制系统设计

针对欠驱动无人艇开展了其基础运动控制策略设计的研究. 首先详细地介绍了喷水推进无人艇的运动控制系统的构成, 并根据喷水推进器推进原理的特点, 可得出该无人艇系统是欠驱动的、快变的非线性耦合系统; 然后根据人类小脑的运动协调功能, 提出基于倒车斗、喷嘴转角和发动机转速协调控制的仿人智能控制策略, 实现了对无人艇的完全运动控制, 提高了其操纵性和灵活性; 并根据该思想设计了无人艇的基础运动控制系统的软件体 系结构. 最后进行了无人艇在各种航行状态下的运动控制仿真试验, 仿真结果表明了该仿人智能运动控制策略的有效性.