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.     

世界各国竟相发展水下航行器

水下航行器就是指能够在水下航行的器具。潜艇就是一种大型的水下航行器。水下航行器的种类很多,大体上可分为两大类,即载人航行器和无人航行器。水下航行器从控制角度来说,又可分为遥控水下航行器和线控水下航行器,即可分为无缆水下航行器和有缆水下航行器。水下航行器的应用范     

水下拖曳缆索二维几何形态的研究

对拖缆二维几何形态的研究,是拖曳线几何形态研究中的基础部分。本文考虑了重力、浮力、流体拖曳力对拖缆几何形态的影响,并假设拖曳线和拖体在同一个平面内运动,由此依次讨论了一般拖缆的二维几何形态、等浮力缆索二维几何形态,并通过龙格-库塔法,用Matlab给出这2种情况下缆索的几何形态图。对拖缆的二维几何形态图线的分析可得知,拖缆的张力只与沉深有关,且随着沉深的增加而减小。这些结论有助于今后对拖缆拖曳中几何形态的研究。     

无人水下航行器与操雷

对未来水下信息战中用途广泛的无人水下航行器(UUV)与操雷进行了比较,分析了操雷的动力系统、控制系统、自导系统、内测系统、线导系统、操雷系统及操雷仪表等,提出应用成熟的操雷技术研究开发UUV,以及把操雷改装为UUV的技术捷径。介绍了成本低廉的人控水下航行器(MUV),建议利用MUV来部分替代UUV的技术。     

自主水下航行器发展概述

自主水下航行器（AUVs）因其应用于海洋勘探而逐渐成为一个有趣的研究对象。波浪滑翔机是一种行驶于波浪表面的无人滑行器（SUV）,它借助海洋能来推动自己,这对于典型的AUVs所采用的电机供能以及昂贵的锚链系统浮标供
　　能来说,是一种技术上的重大跨越。该文讨论了最有效率的AUVs类型。第一部分为每一种类型的发展历程,第二部分为它们各自的技术特点。此外,波浪滑翔机作为应用于海洋部门的一种新型水下机器人,文中简要地给出它的过去,现在以及未来的发展概述。研究波浪滑翔机的意义在于证明它的效率以及实用性,进而取代诸多的AUVs来实现各种实际应用。而研究结果也表明波浪滑翔机确实可以应用于众多领域。对于海洋检测而言,相比于其他AUVs,波浪滑翔机提供了更廉价,更经济,更环保的作业模式,同时也不需要缆绳、船舶等海上作业服务。     

无人水下航行器的智能航行控制

水下无人航行器是探索未知水域的重要设备,但是传统水下无人航行器的智能航行控制系统,受到水域信号传播限制,造成智能控制范围较小,为此设计无人水下航行器的智能航行控制系统。使用水域深度变换器对智能控制器进行重新设计,根据水域深度变化进行不同方式的控制切换,优化PID控制器,改变水域信号传输方式,根据需求进行多传输方式的切换;使用粒子群算法对智能控制方式进行规划,对不同水域控制方式进行最优选择,实现航行智能控制系统设计。试验结果表明,设计的控制系统能在水下2 000 m内进行有效控制,比传统控制系统多出800 m的有效范围,因此本文设计系统具备极高的有效性。     

美国海军水下无人航行器发展综述

本文综述了水下无人航行器（UUV）的基本概念、任务使命、美国海军发展UUV的概况以及关键技术。     

水下航行器壳体结构参数对隔振的影响

利用波动法分析水下航行器壳体各参数(壳体壁厚、筋板宽度、筋板个数和筋板高度)对壳体频率的影响,同时利用有限元法研究水下航行器壳体刚度对整机隔振的影响,并加以分析。     

水下遥控航行器的模拟与控制

在探索水下神经世界时,水下遥控航行器是一种重要的工具,它们可用于各种不同的应用场合,如检查,勘探,建筑等等。随着水下遥控潜水器的应用场合日益增多,开展自主式航行器的开发工作就变得越来越迫切,以提高作业效率。然而,在高密度,非均匀,非结构形的海水环境以及航行器的非线性响应等有关的一 列工程问题百非常难以解决的。     

水下吊放缆索动态响应特征

A结构较大的垂直位移使中际站附近的缆索产生瞬间松弛,再次张紧的力导致了0.5 g垂直加速度的突变载荷.当系统向下运动时,张力和垂直加速度的大比率变化首先发生在中际站端,吊索张力波以其特有的速度(3 870 m/s)迅速传播至水面.缆索两端都可清楚地察觉6次回波,且它们的模式在不同的突变载荷下非常可重复.由于缆索末端没有和质心浮心对准,所以中际站在突然收紧时,最大可有14°的纵倾,其结果是小的弯曲半径造成了缆索内的最大应力.     

海底电缆巡检水下机器人的模块化控制系统

为了提高海底电缆巡检水下机器人操控稳定性,进行控制系统的模块化设计,在嵌入式ARM下进行海底电缆巡检水下机器人控制系统优化设计,控制系统分为上位机模块、下位机模块、探测模块、传感信息采集模块、智能信息处理模块和通信传输模块等,将照明传感器和压力传感器置于机器人控制系统的下位机部分,进行图像和环境数据采集,对采集的海底电缆分布信息在智能信息处理模块中实现加工和判断,采用MSP430F149嵌入式控制芯片进行中央控制单元开发,上位机模块实现数据上传和远程通信,采用超低功耗16位单片机MSP430F149进行机器人控制系统的集成信息处理和控制指令传输,实现系统的硬件模块化开发。测试表明,该控制系统具有很好的水下机器人稳定性控制性能,提高对海底电缆的准确巡检能力。     

复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数.为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数.由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵.最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证.     

复杂外形潜水器的动力学建模

为建立复杂外形潜水器精确的动力学模型,并基于模型设计控制算法,本文以DOE HD2+2无人遥控潜水器(ROV)为对象,应用计算流体力学(CFD)粘流方法与面元法预测水动力系数。为提高计算速度,在保证计算精度的前提下,采用多面体网格,进行网格优化,减少了流体域的网格总数。由于ROV几何外形不对称,基于最小二乘法分段拟合了阻尼力/力矩与速度的曲线,建立了耦合的阻尼矩阵和附加质量矩阵。最后,基于CFD计算的水动力系数建立了Matlab Simulink动力学仿真模型,并通过水池操控实验对所建动力学模型进行了有效性验证。     

Mooring cable tracking using active vision for a biomimetic autonomous underwater vehicle

This study presents a localization system using visual information for guidance and navigation of a biomimetic autonomous underwater vehicle (BAUV). The BAUV tracks a mooring cable using two cameras and sonar. Sonar has good accuracy in detecting longitudinal distances but is poor in detecting lateral distances. Since a stereo image has quantization errors, for the cameras, measurement errors in lateral directions are less than those in the optic-axis direction. An extended Kalman filter was employed to combine observational information derived from the cameras and sonar of the mooring cable position with the navigation data of the BAUV. This work demonstrates, using water tank experiments, the effectiveness of the proposed tracking technique in decreasing uncertainty in position estimations of the BAUV and mooring cable.     

水下航行器近海底铺缆运动仿真研究

使用水下航行器进行铺缆较水面船铺缆有众多优势。为了快速有效地完成铺缆任务,该文对水下航行器近海底铺缆运动进行了仿真研究,分析了放缆速度、相对海流速度和航行高度等参数对铺缆运动的影响。在此基础上,为一台载人潜水试验艇拟定了近海底铺缆试验方案,并成功完成了试验任务。     

多翼自治水下机器人动力学建模与姿态控制

  目的  自主式水下机器人（AUV）在海洋资源勘探、水下设备检修、水下搜救等领域发挥着重要作用,是探索海洋、开发海洋资源的重要工具。AUV的航向控制是其完成水下作业任务的基础。目前国内工程上多使用常规整数阶PID（比例、积分、微分）控制器进行航向控制,但该方法存在鲁棒性较差和参数整定复杂的问题。  方法  针对以上常规航向控制方法的不足,提出一种基于分数阶PID技术的航向控制器,并结合遗传算法完成控制参数自动整定,以提高控制器的实用性。分别对试凑法整定整数阶PID参数、基于遗传算法整定整数阶和分数阶PID参数的3种航向控制器进行算法仿真对比。  结果  结果表明：基于遗传算法整定分数阶PID参数的航向控制器相较于其他2个控制器,在上升时间与稳态误差基本相当的情况下超调量显著减小。  结论  说明基于遗传算法整定参数的分数阶水下机器人航向控制算法有效并具有优越性。     

Dynamic response of the non-contact underwater explosions on naval equipment

Shock resistance capacity of the shipboard equipment especially for large ones, has been a strong concern of navies all over the world for a long time. The shipboard equipment have previously generally been studied separate from hull structure before. In this paper the coupling elastic effect between equipment and hull structure is taken into account. With the ABAQUS software, the integrated model of the equipment coupled with the hull structure is established to study the dynamic response of the shipboard equipment to the shock wave load as well as the bubble pulsation load. In order to verify the numerical method, the simulated results are compared to the experimental data, which are from a specific underwater explosion on an actual ship. On this basis, by changing the charge location, attack angle, equipment installation location and other parameters, the characteristics of dynamic response under different conditions can be obtained. In addition, the results of the integrated calculation and the non-integrated one are compared and the characteristic parameters which affect the equipment shock response are analyzed. Some curves and conclusions are obtained for engineering applications, which provides some insights into the shock resistance of shipboard equipment.     

拖曳式海底电缆埋设系统作业监测与导航

通过ML系列海底电缆埋设系统上的大量应用和改进,开发了用于拖曳式海底电缆埋设系统作业的综合监测导航系统VMS-UCBS,从拖体位姿、拖曳状态、电缆受力状态、埋设状态、水下定位等方面分析了海底埋缆作业的需求和VMS-UCBS采取的技术对策,并从虚拟监控和导航定位等方面,介绍了监控导航软件的设计细节。