面向USV与AUV一体化自主回收系统的水动力特性研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 唐东生1,2 |
| 答辩日期 | 2020-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 谷海涛 |
| 关键词 | AUV V型翼 一体化自主回收系统 空间拘束法 水动力系数 |
| 学位名称 | 专业学位硕士 |
| 学位专业 | 机械工程 |
| 其他题名 | Research on hydrodynamic characteristics of integrated autonomous recovery system for USV and AUV |
| 英文摘要 | 随着“透明海洋”概念的提出，未来的海洋观测必定是全方位的、立体的。自主水下机器人（Autonomous Underwater Vehicles，简称AUV）作为海洋资源探测的重要工具，在水下通信及能源的制约下，已经无法满足日益复杂的任务需求。无人水面艇（Unmanned Surface Vehicles，简称USV）作为一种小型无人水面平台，可作为能源补给、通信中继节点，联通水上、水下无人平台。建立USV与AUV、ROV、ARV等水下机器人协同工作系统，可形成海洋全尺度、空间立体通信网络，对海洋立体观测具有重要意义。目前，基于USV实现AUV自主回收研究是一个亟待突破的技术 。通过查阅大量文献，本文提出了基于USV与AUV一体化系统的自主回收方案，即通过“LCLR”(Line Capture Line Recovery, LCLR)方式实现AUV水下捕获回收，通过艉部滑道实现AUV水面回收，该一体化回收系统受天气影响较小，可实现全天候工作，并通过外场试验证实了USV与AUV一体化系统的自主回收方案的可行性，对以后类似的研究具有一定的指导意义。本文的主要研究内容与成果如下：（1）参考其他领域现有的协同作业系统，提出了USV与AUV一体化系统的观念，并将一体化系统分为结构一体与功能一体两大类；基于本文提出的AUV自主回收方案，设计了一款水下拖曳装置——V型翼，并针对声学导航近距离精度差等问题，提出了AUV声光联合导引策略，选取了一种普适性更好的光源布置方案。（2）通过空间拘束法求解了V型翼的水动力模型，并通过拟合优度及显著性分析等手段简化模型。通过稳定性分析验证了尾舵对于V型翼姿态调节的重要性，成功建立了拖曳系统的纵垂面运动模型，推导的V型翼舵角纵倾角响应公式在试验中得到了验证。（3）针对AUV成功捕获线缆后如何回收的问题，提出了两种AUV回收方案，分别为动态拖曳、动态收缆。通过流体仿真软件STAR-CCM+对每种回收方式进行多组工况模拟，取得了一系列成果，为USV自主回收AUV策略提供了重要的指导意义。（4）通过湖上试验，验证了捕获机构的可靠性，验证了V型翼具有良好的定深及姿态调节能力，验证了线状光源布置的合理性，验证了AUV水下捕获对接回收方案的可行性，为USV与AUV一体化系统的自主回收方案提供了有力支撑。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 80页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/27149]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_海洋信息技术装备中心 |
| 作者单位 | 1.中国科学院沈阳自动化研究所; 2.中国科学院大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 唐东生. 面向USV与AUV一体化自主回收系统的水动力特性研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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