观测级ROV半实物仿真系统研究与实现

为了将ROV虚拟仿真技术更好地应用于系统验证,建立ROV半实物仿真系统的架构,并研发了观测级ROV半实物仿真系统。研究和实现了基于Modelica语言的ROV运动仿真和基于Unity3D引擎的ROV视景仿真,其物理模型和视景模型具有较好的可重用性和扩展性。研究了ROV定向定深控制方法,并通过仿真实验进行了验证。本文提出的基于OPC UA协议的系统架构,降低了半实物仿真软件系统的耦合性,可有效提高集成测试的效率。     

基于广义最小二乘法的ROV水下机器人模型在线参数辨识

以水下机器人俯仰操纵响应模型为研究对象,并由小型特种水下机器人实时采集纵向变电机速度、前推电机1速度、前进电机2速度、侧推电机速度和俯仰角等试验数据,通过对这些试验数据进行分析,采用基于ARX模型的广义最小二乘法对一种变桨机构的ROV水下机器人运动模型进行在线辨识建模.将水下机器人航向角实时预报结果与试验数据进行比较,结果表明,辨识得到的水下机器人运动模型具有良好的泛化性能,可为后续ROV水下机器人的航向控制器优化提供参考.     

基于模糊PID方法的ROV操纵控制仿真

为应对复杂的作业工况和海洋环境,研究了水下中型作业遥控机器人(ROV)的操纵控制运动.文章分析了作业型ROV的操纵特性,根据其基本的定向、定高和定深的航行能力需求,基于模糊PID方法的控制原理,为其配置了精度高、响应快的控制系统,建立了4自由度操纵控制运动模型,对定向、定高等运动性能的操纵进行仿真研究,通过水池实验验证了该控制方法的有效性.     

海洋工程水下结构检测与清污机器人控制系统研究

针对自主研发的水下检测与清污机器人设计了一套控制系统.该系统分水面控制系统和水下控制系统两大部分,水面控制系统主要包括PC机、控制箱、脐带缆、控制摇杆等设备.水下控制系统包括嵌入式微控制器、视觉照明模块、安全保护模块、传感器模块、运动模块、供电模块等部分.并对控制系统的软件硬件进行了设计,建立了纵向和艏向动力学模型,根据ROV结构、功能特点等简化模型;设计了一种新颖的结合PID控制的约束输入输出的直接广义预测控制算法,并对水下机器人的艏向和纵向运动展开研究.仿真结果表明,该算法具有稳定性好、自适应强等优点,具有良好的控制效果.     

3D Trajectory Tracking Control Platform Design for Deep Sea Open-framed Remotely Operated Vehicle based on Hydrodynamics Test

由于深海潜水器的高研发成本和海洋环境的复杂性,文章设计并开发了一个深海潜水器近海底三维轨迹跟踪控制仿真平台,仿真平台主要包括海图数据处理、海底环境生成、水下机器人建模、轨迹跟踪仿真四个主要模块.建造了1:1.6的ROV缩尺比模型,通过VPMM和LAHPMM进行了模型水动力试验,获得了相关的水动力系数,并根据潜水器的结构布置特征,建立了5自由度的潜水器运动数学模型.在Windows操作系统VC++6.0集成环境下,通过OpenGL图形开发库,搭建了该仿真平台,并进行了初步调试,获得了比较理想的模拟效果.     

船闸系统仿真模块库的建立与应用

基于面向对象的建模技术和系统仿真方法,分析船闸物流系统的组成、关联关系和系统构型,建立船闸系统的对象模型和动态模型,阐述船闸系统仿真模块库开发的普适性,构建船闸系统仿真模块库。通过快速搭建三峡船闸仿真模型并进行仿真试验,验证本模块库的工程应用价值。     

"海龙-3500"深海潜水器的变长缆运动建模与仿真

仿真并分析了“海龙-3500”深海潜水器(ROV)出中继器后的运动过程。考虑海流的影响,ROV的建模采用通用的动力学模型,轻缆的建模采用凝聚参数法。结果表明,设定的放缆方案是合理的,可作实际操作参考。提供的缆和ROV系统的仿真算法,可用作实际操作前的模拟计算。     

ROV 同步航行水下缆索运动仿真

结合实际工程应用,采用有限段法对水下某ROV同步航行过程中的缆索进行了动力学分析.首先通过多体动力分析平台实现了缆索的快速参数化建模,其次运用联合仿真技术对同步航行过程进行了大量的仿真计算,计算结果能基本反映同步航行的真实情况,得到了同步航行情况下缆索在水下的形状及拉力分布等重点关注的信息,可以为优化绞车控制系统、优化母船机动方案提供重要参考.     

基于Modelica/Mworks的船用汽轮机级图形化建模与仿真

基于面向对象的多领域统一建模开源规范Modelica/Mworks平台,通过研究汽轮机级性能仿真数学模型,开发了针对船用汽轮机级的图形化仿真模型,并开展了数据可视化仿真。结果表明,仿真模型具有良好的模块化特征和可重用性,能够正确地反映船用汽轮机级的稳态运行特性,充分验证了模型的有效性和准确性,为船用汽轮机的仿真研究奠定了基础。     

基于PROE的ROV总体平衡设计

ROV是重要的水下作业平台,PROE是机械行业中应用十分广泛的三维设计软件。本文以某水下ROV为例,应用PROE进行水下机器人三维设计,利用PROE得到ROV总体平衡计算所需的数据,完成ROV的总体布置,建立ROV的三维模型。研究结果表明,将PROE软件引入到水下机器人的设计中,不仅可以建立直观的三维模型,还可以提供较为准确的数据资料,提高设计效率。