深潜救生艇自动对接过程控制方法研究

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1、哈尔滨工程大学硕士学位论文摘要本文以六自由度深潜器所具有的动力定位功能为基础，在将深潜器救生裙口处安装的四只机械手改换成八个涡流传感器之后，运用混杂系统动态理论探讨了深潜救生艇裙口与失事艇救生平台自动对接过程中的预测控制和离散控制问题。／纵观世界各国深潜救生的现状，尚未完全解决处于大海流、低能见度、且安全出口平台有45度以上倾角情况下的失事艇救生问题：在俄罗斯库尔斯克号核潜艇沉没之后，各国更加重视研发先进可行的技术、有效实用的装各以提高恶劣条件下深潜救生艇的救生能力。该项目也以此为技术目标。我校从“八五”开始负责研制某型号深潜救

2、生艇四自由度动力定位技术，通过预研攻关、技术改装、实船试验，于1997年5月实现了深潜救生艇的四自由度控位功能，继而，我校又研制了六自由度动力定位技术和机械手水下对接装置，为在大海流、低能见度和大倾斜条件下万无一失地自动对接奠定了技术基础。为了更新现有技术，我校目前正着手研制简单、有效的对接手段。深潜救生一般分四个阶段。第～阶段为远距离接近阶段。在此阶段，一般先在救生母船上垂直吊放深潜救生艇，待入水后进行下潜及浮力均衡。接着，定深、定向、定速地向失事艇靠拢，在距失事艇lO米左右的范围内进入下一阶段。第二阶段为四自由度动力定位阶段

3、。在该阶段，去掉上一阶段的定速，加入定X和定Y，实现纵向位黄、横向位置、垂向位置、航向的四自由度全控，即四自由度动力定位。最终悬停在失事艇上方某一高度。第三阶段，在四自由度动力定位的基础上进行姿态的调整，使艇以设定纵倾角、横倾角悬停在失事艇上方，并实现六自由度动力定位。第四阶段，逼近、坐台及救生阶段。在逼近到可坐台的高度以后，在三个姿态控制保持的情况下，控制三个位置平移，使得救生艇的裙体与失事艇的救生平台完成对接。在此过程中可能出现不对中或斜裙的情况，通过调整位置或姿态使救生艇的裙体／’与失事艇的救生平台完成对接。对接后，通过水

4、密实现救生通道内的常压∥}；；；备堕玺童三堡查兰至圭兰堡篁塞；；主{。失事艇上的人员可以安全进入深潜救生艇，完成救生。广。本文作者在可借鉴成果不多的情况下，以六自由度深潜救生艇的动力定位功能为基础，将混杂系统理论运用于深潜救生艇与失事艇的第四阶段——对接过程，即逼近和坐台过程中。其主要工作包括以下三个方面：(1)对深潜救生艇对接裙口处安装的八个非接触传感器中的若干测量值进行平面拟合，得到对接平面的相对位置的数学摸型，并运用离散事件动态系统理论从控制角度分析八个传感器的相互关系，以便获得控制所需的信息：(2)运用混杂系统动念系统理

5、论对对接过程进行监督控制。从离散事件的监控理论层次分析了深潜救生艇对接过程中可能出现的各种情况，并对这些情况进行逻辑和事件层次上的分析和研究；(3)采用预测控制算法实现深潜救生艇对接过程的运动控制。当然，由于救生艇结构上的原因，致使艇体的运动和控制存在耦合，这可通过控制器的设计来消除。关键词：深潜救生艇；预测控制；对接；监督控制；混杂系统。哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractThispaperisbasedonabilityofDeepSubmergenceRescueVehicle(DSRV)insix·freedomd

6、ynamicpositioning，andbymeansofhybriddynamicalsystem(HDS)theoryandeightwhirlingfluidsensorswhicharefixedontheskirtrimoftheDSRVinsteadoffourmanipulators．Inthepaperhybriddynamicalsystem(HDS)theoryisintroducedtosolvematingofDSRVwiththewreckedsubmarine．Now,intheworldthede

7、epsubmergencerescueisnotyetsolvedunderthecircumstancesoflowvisibility,greatocean—currentandleaningover45degrees．AllthestateintheworldtrytheirbesttosolvethesetechniqueproblemafterRussia’Snuclear-poweredsubmarinewreckage．Solvingthesetechniqueproblemisalsoollrtarget．Dur

8、ing“85plan”HarbinEngineeringUniversity(HEU)takesfour-freedomdynamicpositioningtechniqueasthestartingpointofDSRV,andhaverealizedin19