水下机器人建模与定深控制研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1.研究目的

水下机器人是在水下环境进行极限作业的机器人,又称潜水器。面对当今社会资源短缺,人口膨胀等严重问题,海洋资源开发利用得到广泛关注。作为可以将人类从复杂危险的海洋环境下解放的工作载体,水下机器人日益成为海洋开发的重要工具。例如,我国自主研制的“潜龙二号”在2018年2月9日,在近海底工作30小时,最大潜深2920米,在地形起伏1800多米的区域内,获得了大量的精细地形地貌数据和多种传感器探测数据。同时,水下机器人的应用领域也在不断扩大:水下机器人可以利用于水利工程、危险环境水下搜救等工作。例如,teledyne seabotix水下爬行机器公司生产的seabotix lbv系列产品被san diego公司用于pro-rov服务中,在3周多时间对怀俄明州3座大坝的安全检查。又如,在对马航mh370搜救工作,美军采用的自主水下机器人蓝鳍-21进行搜寻黑匣子工作。

随着水下机器人的发展,无论在军用还是民用,对其的性能要求也变得越来越高。水下机器人在实际航行中,最重要的两个性能为定深性能和定向性能。在水下机器人执行既定的岸上监测任务等时,不可避免地要在近水面定深航行,此时由于受到海浪及海流的影响,水下机器人的运动状态将发生变化。在海浪一阶波浪力这种高频周期力的作用下,水下机器人将产生横摇、纵摇、垂荡等摇荡运动,这会严重影响水下机器人的正常工作及安全性能。在二阶波浪力又称波吸力作用下,会使水下机器人向水面抛甩,潜深减小,由于二阶波浪力随潜深减小而急剧增大,会加快水下机器人浮出水面的趋势,这会极大影响水下机器人在近水面的定深性能。因此迫切需要一种控制系统来解决水下机器人在近水面工作时不稳定状态,以抑制在波浪力干扰下水下机器人不断上浮现象。

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2. 研究的基本内容与方案

1.设计任务

  1. 掌握波浪干扰力对欠驱动水下自航器在近水面作业的干扰影响;

  2. 掌握近水面作业水下机器人非线性系统的控制方法,特别是变结构控制技术的基础方法;

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    3. 研究计划与安排

    2019年2月18日至2019年5月 26日;其中前三周为毕业设计调查(实习),通过调查完成开题报告和文献综述报告,通过后进入实际设计阶段,最后一周为指导老师评阅及学生答辩。具体计划如下:

    1-3周:查阅国内外文献,完成开题报告;

    4-5周:翻译5000以上汉字的英文资料,翻译基本准确;

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    4. 参考文献(12篇以上)

    1. 梁凇. 水下检测与作业机器人rov控制系统研制及动力定位研究[d].江苏科技大学,2017.

    2. 王亚兴. auv的水动力优化及近水面运动性能研究[d].哈尔滨工程大学,2015.

    3. 宋杨. 船舶减摇无模型自适应控制技术研究[d].大连理工大学,2013.

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