深海FROV自修復(fù)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、潛水器由于其工作時(shí)間長、作業(yè)范圍大的特性而日益成為人類進(jìn)行海洋探索和海洋資源開發(fā)的重要工具，在科研、商業(yè)及軍事等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于海洋復(fù)雜工作環(huán)境的影響，自從人類應(yīng)用各類潛水器進(jìn)行海洋探測開發(fā)以來，已經(jīng)出現(xiàn)過多次潛水器丟失事故，如日本 JAMSTEC(Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology)萬米R(shí)OV(Remotely Operated Vehicle)、英國

2、南安普敦大學(xué)Autosub2 AUV(Autonomous Underwater Vehicle)以及最近失事的美國伍茲霍爾海洋研究所Nereus萬米R(shí)OV。作為在這一領(lǐng)域的新興國家，我國也已經(jīng)歷不止一次的潛水器丟失或損壞事故。這些事故除了造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失外，對(duì)海洋科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也有重大打擊，潛水器的生存性問題顯得尤為突出。
　　深海FROV（Fiber Remotely Operated Vehicle）是上海交通大學(xué)水下工程

3、研究所研制的新型全海深無人遙控潛水器，其研發(fā)過程中突破了大深度無人潛水器多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，將使我國具備研制全海深觀測取樣型ROV的能力。深海FROV采用雙體結(jié)構(gòu)，以電池為動(dòng)力，可工作于ROV或AUV模式，通過光纖與水面進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。極限工作深度及雙工作模式都給深海FROV的生存性提出了更高的要求。
　　綜合以上對(duì)潛水器生存性技術(shù)研究的內(nèi)外部需求，本文以深海FROV為對(duì)象，圍繞以提高生存性為目的的深海 FROV系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)展開，主要完

4、成了以下幾方面的工作：
　　(1)研究了潛水器的生存性，引入了生存性的定量評(píng)估方法和詳細(xì)評(píng)估模型。通過分析生存性評(píng)估模型中各概率評(píng)價(jià)指標(biāo)的關(guān)系，闡述了深海FROV自修復(fù)控制系統(tǒng)的概念和主要研究內(nèi)容。為便于自修復(fù)控制系統(tǒng)的研究，建立了深海FROV系統(tǒng)的模型，并應(yīng)用前述生存性評(píng)價(jià)方法得到了相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
　　(2)基于當(dāng)前的深海FROV系統(tǒng)，進(jìn)行了自修復(fù)控制系統(tǒng)的研究，研究重點(diǎn)放在其兩個(gè)基本環(huán)節(jié)，即故障檢診系統(tǒng)和自修復(fù)策略研究

5、上。
　　1.在故障檢診方面，研究了基于層次模型定量推理機(jī)制的通用診斷理論，相比傳統(tǒng)方法具有更高的檢診效率，同時(shí)可進(jìn)行不同檢診方法的綜合設(shè)計(jì)，檢診范圍覆蓋整個(gè)控制系統(tǒng)。
　　2.在自修復(fù)策略方面，基于故障檢診系統(tǒng)的信息，為各子系統(tǒng)設(shè)計(jì)了配套的自修復(fù)策略。
　　(3)根據(jù)深海FROV的生存性評(píng)估結(jié)果，結(jié)合自修復(fù)控制系統(tǒng)的研究，對(duì)深海FROV系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，完成系統(tǒng)余度增加和某些硬件余度的省略，并通過生存性評(píng)估證明優(yōu)化升