面向海洋工程水下結構檢測的ROV研制及運動控制研究.pdf

1、目前有纜遙控水下機器人（Remotely Operated Vehicle，ROV）因其安全、經濟、高效等優(yōu)點而被廣泛應用于海洋工程水下結構物檢測、深海資源探測、輸油管道和海底電纜檢修等領域。本文結合江蘇省產學研前瞻性聯合研究項目設計并研制了一種面向海洋工程水下結構檢測、多功能、模塊化、模態(tài)切換的新型ROV（Mode-Converted ROV，簡稱MC-ROV）樣機，并開展運動控制研究。具體研究內容如下：
　　首先基于MC-RO

2、V的功能要求，提出了一種新穎的系統(tǒng)結構設計和控制方案。對水下機器人本體主要部件設計進行了研究，詳細制定了模態(tài)切換和爬壁清污模塊的設計方案。
　　其次對MC-ROV控制系統(tǒng)進行了詳細設計?？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、安全報警模塊、繼電器控制模塊、電機驅動模塊、慣性導航模塊和數據模塊等器件。水面控制系統(tǒng)采用 VB開發(fā)的上位

3、機監(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，主要實現相關傳感器數據的采集與上傳、接收上位機指令和控制水下設備運行等功能。
　　然后研究了MC-ROV的運動控制算法。以MC-ROV為研究對象，研究并建立了縱向和艏向動力學模型，設計了一種結合PID控制的約束輸入與輸出的直接廣義預測控制新方法。仿真結果表明該方法具有計算量小、自適應強等優(yōu)點，對MC-ROV具有良好的控制