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《杭州电子科技大学》 2015年
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一种海缆巡检ROV的机械结构设计与控制系统开发

俞宙  
【摘要】:随着国家在海洋开发上的发展,海底电缆工程数量增加,然而输电电缆的施工、运维技术和手段却明显滞后于其增长,目前还没有有效的手段对海底电缆的情况进行有效的监控。ROV(有缆水下机器人)技术作为高科技海洋装备技术,目前已应用于水下探测、考水下古、水下安检、水下拍摄、水下作业等应用领域。随着其使用范围和领域已经越来越广,整体技术也日趋成熟,将ROV技术应用于海底电缆巡检和施工已变得非常重要和迫切。论文主要就如何研发一款适用于海缆巡检的ROV做了大量的研究和具体工作,尤其是在主要的ROV本体结构设计和软件控制系统开发方面,进行了详细的对比探讨,并设计出了可运用于实际海缆检测的解决方案。论文对ROV在海水中的浮力平衡进行了探讨和计算,得到了初步结论。同时,在ROV的运动控制上,论文建立了基本的运动学模型,并就如何应用工业上成熟的PID算法,做了部分研究和仿真工作。论文还就应用ROV进行海缆巡检做了适当的探索,提出了实际解决方案流程。论文首先介绍了国内外ROV的基本研制情况和应用领域现状,介绍了ROV的基本工作特点,。然后根据本次海缆巡检的设计要求和目标,进行了总体方案的设计和研究,主要包括ROV的整体载体结构设计、电力能源供给方案、系统通信方案选型、硬件系统搭建和PLC编程、软件系统包括姿态显示系统开发等。论文对ROV的水下耐压壳材料进行了讨论和选型,并对适合于本次ROV使用的耐压壳尺寸和长度进行了了详细的讨论和计算,并通过Simulation仿真验证了计算结果。论文还研究了ROV的整体浮力平衡问题,研究并建立了ROV的动力学模型包括水下推进器总体布置方案。在运动学仿真方面,论文参考了同类ROV的模型函数,对得到的PID控制器进行了MATLAB仿真,为下一步实际的参数整定提供了参考依据。论文还对实验室调试、湖试和码头实验进行了介绍和小结,对已有的工作包括实验中出现的各种问题等进行了总结归纳,提出了实际可行的修改意见。最后,论文对将来的后续工作进行了展望,提出了具体的工作目标。
【学位授予单位】:杭州电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP242

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