面向海洋工程水下結(jié)構(gòu)檢測(cè)的ROV研制及運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、目前有纜遙控水下機(jī)器人（Remotely Operated Vehicle，ROV）因其安全、經(jīng)濟(jì)、高效等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于海洋工程水下結(jié)構(gòu)物檢測(cè)、深海資源探測(cè)、輸油管道和海底電纜檢修等領(lǐng)域。本文結(jié)合江蘇省產(chǎn)學(xué)研前瞻性聯(lián)合研究項(xiàng)目設(shè)計(jì)并研制了一種面向海洋工程水下結(jié)構(gòu)檢測(cè)、多功能、模塊化、模態(tài)切換的新型ROV（Mode-Converted ROV，簡稱MC-ROV）樣機(jī)，并開展運(yùn)動(dòng)控制研究。具體研究內(nèi)容如下：
　　首先基于MC-RO

2、V的功能要求，提出了一種新穎的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和控制方案。對(duì)水下機(jī)器人本體主要部件設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，詳細(xì)制定了模態(tài)切換和爬壁清污模塊的設(shè)計(jì)方案。
　　其次對(duì)MC-ROV控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)?？刂葡到y(tǒng)包括水面控制系統(tǒng)、水下控制系統(tǒng)和臍帶纜三部分。水面控制系統(tǒng)包括電腦、控制箱、搖桿等設(shè)備；水下控制系統(tǒng)包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、電源模塊、安全報(bào)警模塊、繼電器控制模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、慣性導(dǎo)航模塊和數(shù)據(jù)模塊等器件。水面控制系統(tǒng)采用 VB開發(fā)的上位

3、機(jī)監(jiān)控軟件，采用RS485總線通過臍帶纜與水下控制系統(tǒng)通信。水下控制系統(tǒng)采用飛思卡爾公司K60芯片作為主控芯片，主要實(shí)現(xiàn)相關(guān)傳感器數(shù)據(jù)的采集與上傳、接收上位機(jī)指令和控制水下設(shè)備運(yùn)行等功能。
　　然后研究了MC-ROV的運(yùn)動(dòng)控制算法。以MC-ROV為研究對(duì)象，研究并建立了縱向和艏向動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)了一種結(jié)合PID控制的約束輸入與輸出的直接廣義預(yù)測(cè)控制新方法。仿真結(jié)果表明該方法具有計(jì)算量小、自適應(yīng)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)MC-ROV具有良好的控制