考虑几何约束的AUV回收路径规划

结合3次B样条的曲率连续特性和遗传算法的全局搜索特性,提出了一种适合欠驱动AUV(自治水下机器人)的回收路径规划方法.算法给出连接始末位置的光滑3维路径,适用于AUV回收的归航阶段,能够保证AUV以合适的姿态进行后续的导引对接.首先,分析了AUV的欠驱动特性带来的几何约束问题,包括任务终端约束和运动约束.其次,根据B样条曲线的特性确定通过选取控制点序列来给出3维路径曲线的思路.第一步采用样板的方式确定一部分控制点使曲线满足终端约束条件,第二步将AUV的回转和升沉运动约束写入遗传算法,通过对解空间的启发式自适应搜索确定中间控制点,两部分控制点所决定的曲线满足所有的几何约束条件.最后,针对路径的生成和跟踪,设计了半物理动力学仿真试验,从几何的角度对比AUV航迹和路径.结果显示,路径与AUV的运动能力具有很好的匹配特性,能够保证跟踪结束时AUV的位置和姿态满足导引对接阶段的要求.     

海流干扰下海洋观测平台动力定位

针对小型海洋观测平台,考虑其特殊的回转体形状,建立海流干扰下的运动学模型,针对螺旋桨的环形布置形式制订相应的推力分配方案．通过搭建半物理仿真平台,模拟平台在海流大小不同且方向相同、以及海流大小相同且方向不同时的动力定位过程,结果表明：平台可在海流干扰下完成动力定位且启动快速、定位准确、控制稳定性好．最后通过设计水池试验验证海洋观测平台在静水和海流干扰下的位置控制和艏向控制性能,结果显示海洋观测平台能在期望精度内完成动力定位．发现平台对转艏力矩较为敏感,因平台为回转体形状,在单独控制艏向时,只需较小的推力即可完成定位并且不会对位置控制产生明显的影响;而在进行位置控制时,因为海流和形状的影响,平台需要输出较大的推力．后者情况下,推进器一旦出现推力输出不协调,产生的附加转艏力矩将会对艏向控制产生不可忽视的影响．     

氢氧化镍中间品与硫化镍中间品的联合浸出

研究了氢氧化镍中间品和硫化镍中间品联合氧化还原浸出,得到适宜的浸出条件为：硫化镍中间品与氢氧化镍中间品质量比1/10、反应初始酸度4 mol/L、反应温度90℃、反应液固比2.0、反应时间5 h,此条件下氢氧化镍中间品中锰浸出率和硫化镍中间品利用率分别达到99.88%和79.50%,浸出渣可以返回继续还原浸出氢氧化镍中间品。该方法避免了氢氧化镍中间品单独浸出的还原剂消耗和硫化镍中间品单独浸出的氧化剂消耗,实现了氢氧化镍中间品和硫化镍中间品协同浸出,且操作简便,适于工业生产应用。     

一种基于电子海图的欠驱动AUV区域搜索方案

针对环境(主要指边界信息)已知的区域搜索任务,设计了适用于欠驱动AUV(autonomous underwater vehicle)的区域搜索方案,能在极少量人工参与的情况下在任务区域的电子海图基础上实现环境模型建立进而规划出全局路径,由AUV自主地完成对路径和地形的自主跟踪,从而实施诸如地理信息采集或物体探测等作业任务.首先,路径规划方法能在给定任务参数的基础上自主地对电子海图进行处理形成环境模型并据此给出2维梳状全局路径,即使区域的几何形状为复杂的凹多边形也能给出合理结果;其次,自主跟踪采用解耦的控制方法,即分别对纵向速度、艏向和深度进行控制,使得AUV能同步地完成对水平面路径和对海底地形的跟踪.提出了一种基于Sigmoid函数的路径跟踪制导控制方法,控制器以AUV的当前艏向及其与路径的横向距离偏差作为输入,经过计算输出参考艏向角;将具有良好鲁棒性的非线性自适应S面控制算法融入执行层的控制,在加速了系统响应的同时减小了超调从而提升了控制效果;最后,跟踪仿真试验的结果显示AUV在水平面对梳状路径的跟踪误差在给定路径规划重叠率参数的前提下能保证AUV对区域扫描的全覆盖,在垂直面对地形高度的跟踪误差符合传感器对距离的要求.全局路径规划方法的可行性在介绍算法的同时结合算例得以验证,跟踪仿真试验也说明自主跟踪控制器能较好地同时跟踪梳状路径和变化的地形.     

AUV水下回收对接技术综述

针对目前水面母船回收AUV存在的受环境影响大、隐蔽性差、成本高、自动化程度低等不足,AUV水下自主回收对接日益成为研究热点,水下对接可以完成AUV能源补给、数据下载/上传、设备检修等操作,实现AUV水下不间断隐蔽作业,具有重要的应用价值。结合AUV水下回收对接的特点,归纳了水下对接的优势和困难,分类总结了水下对接的关键技术,包括导引技术、搭载方式、对接装置形式、安全性分析等。综述了近年来各国在AUV水下对接领域的研究成果,并对未来发展方向进行了展望。     

智能无人水下航行器水下回收对接技术综述

针对目前水面母船回收智能无人水下航行器存在的受环境影响大、隐蔽性差、成本高、自动化程度低等不足,AUV水下自主回收对接日益成为研究热点。水下对接可以完成AUV能源补给、数据下载/上传、设备检修等操作,实现AUV水下不间断隐蔽作业,具有重要的应用价值。本文结合AUV水下回收对接的特点,归纳了水下对接的优势和困难,分类总结了水下对接的关键技术,包括导引技术、搭载方式、对接装置形式、安全性分析等。综述了近年来各国在AUV水下对接领域的研究成果,并对未来发展方向进行了展望。     

Inverse speed analysis and low speed control of underwater vehicle

Inverse speed is a reversible maneuver.It is a characteristic of underwater vehicle at low speed.Maneuverability in the vertical plane at a speed lower than inverse speed is different from one at higher speed.In the process of underwater working for observation,AUV＇s cruise speed is always low.Therefore,the research on inverse speed is important to AUV＇s maneuverability.The mechanism of inverse speed was analyzed,and then the steady pitching equation was derived.The parameter expression of track angle in vertical plane was deduced.Furthermore,the formula to calculate the inverse speed was obtained.The typical inverse speed phenomenon of the flat body and the revolving body was analyzed.Then the conclusion depicts that,for a particular AUV with flat body,its inverse speed is lower than that of revolving body.After all the calculation and the analysis,a series of special experiments of inverse speed were carried out in the simulation program,in the tank and in the sea trial.