深海ROV液壓推進系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制方法研究.pdf

1、液壓推進系統(tǒng)作為ROV(Remotely Operated Vehicle)控制系統(tǒng)的重要組成部分，其性能直接影響機器人運動和作業(yè)能力。本文在國家高技術研究發(fā)展計劃4500米級深海作業(yè)系統(tǒng)的資助下成功研制了國內首套應用于4500米級ROV-“海馬號”ROV的液壓推進系統(tǒng)，其各方面性能滿足相應的指標要求，并于2014年4月在南海通過了海試驗收。液壓推進作為關鍵核心技術之一，助力“海馬號”ROV入選2014年中國十大科技進展新聞（排名第二）

2、。文中重點研究了電液比例減壓閥控式液壓推進系統(tǒng)的穩(wěn)定性及其控制方法，取得以下研究結論和創(chuàng)新成果:
　　(1)針對深海ROV推進減壓閥控螺旋槳環(huán)節(jié)穩(wěn)定性差的問題，系統(tǒng)地研究了有效彈性模量和液壓油粘度等系統(tǒng)參數對穩(wěn)定性的影響，提出了進出口壓力復合控制方法，海試結果驗證了該方法的有效性。采用線性化方法分析建模，在螺旋槳工作點附近建立減壓閥先導級和主閥級的傳遞函數，并通過仿真和試驗重點研究了液壓系統(tǒng)參數對減壓閥穩(wěn)定性的影響。該套系統(tǒng)在“海

3、馬號”ROV中得到成功應用，可替代常規(guī)的伺服閥或變量馬達控制。該系統(tǒng)及其分析方法也適用于工程機械中大慣量執(zhí)行器件的驅動控制。
　　(2)針對電液比例式推進系統(tǒng)存在液壓系統(tǒng)強非線性、易受外界溫度壓力以及水動力性能變化引起的參數不確定性的問題，提出了一種自適應反演滑?？刂品椒?。該方法結合實驗辨識和自適應參數控制器設計方法分別對電液比例復雜耦合系統(tǒng)和不確定系統(tǒng)參數進行簡化分析和在線估計，使用李雅普諾夫穩(wěn)定性理論保證了系統(tǒng)全局漸近穩(wěn)定以及

4、系統(tǒng)狀態(tài)的有界性。通過與傳統(tǒng)PID控制器的仿真和實驗對比，驗證了自適應反演滑?？刂破鲗底兓约拔粗饨绺蓴_具有較強的魯棒性，可以很好地跟蹤螺旋槳轉速參考軌跡，獲得較好的穩(wěn)態(tài)控制精度和動態(tài)性能。
　　(3)針對減壓閥控螺旋槳ROV運動系統(tǒng)的強非線性問題，提出了一種非線性滑模控制器與PID控制相結合的混合控制方法用于ROV的定向定深控制，可減小液壓推進器轉速和推力不一致引起的負面影響。在MATLAB/Simulink中建立了ROV