[發明專利]一種水下探測裝置的控制系統

有效

• 申請號: 201410031823.0
• 申請日: 2014-01-23
• 公開（公告）號: CN103760909B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 周軍;吳金昆;廖華麗;黃沖;劉波;王婷婷;李奎;徐世勇;傅昱平
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/08;G05D1/04
• 代理公司: 常州知融專利代理事務所(普通合伙)32302
• 代理人: 路接洲

1.一種水下探測裝置的控制系統，其特征在于：包括水上操作裝置和水下探測器主體；所述的水上操作裝置和水下探測器主體之間通過電纜連接；所述的水下探測器主體包括水下控制單元、推進器系統、聲納三維成像系統、聲納定位系統、水下攝像頭、深度儀以及AHRS慣姿參考系統；

所述的水下控制單元的輸出端分別連接聲納三維成像系統、聲納定位系統、水下攝像頭和推進器系統的輸入端；所述的聲納三維成像系統、聲納定位系統以及水下攝像頭的輸出端通過電纜與水上操作裝置相連接；聲納三維成像系統在接收指令后獲取水下總體狀況，通過電纜傳輸到顯示器中實時顯示；所述的AHRS慣姿參考系統以及深度儀分別采集探測器主體的姿態信息和深度信息并傳送至水下控制單元的輸入端；

所述的推進器系統由6個推進器組成；所述的推進器分別設置在探測器主體的框架上；分別為第一、第二、第三、第四、第五、第六推進器；所述框架是由四條豎直框邊和八條水平框邊組成的立體的矩形框架；所述的第一、第二、第三、第四推進器分別設置在框架的四條豎直框邊上的頂部位置；所述的第一、第二、第三、第四推進器都位于框架內側；所述的第五、第六推進器分別設置在框架的下部的水平框邊的中點位置；其中，第五推進器位于第一、第二推進器之間；第六推進器位于第三、第四推進器之間；所述的第一、第二、第三、第四推進器的螺旋槳的朝向方向一致且向上；所述的第五、第六推進器的螺旋槳的朝向方向也一致且向左；所述的第一、第二、第三、第四推進器順時針依次分布；

所述的AHRS慣姿參考系統監測探測器主體實時姿態信息以及航向信息并將其反饋至水下控制單元；所述的水下控制單元發出指令控制推進器系統形成姿態閉環控制以及航向閉環控制；

所述的水上操作裝置通過電纜發送不同的動作指令給水下控制單元；所述的水下控制單元接收指令后完成不同的控制動作；控制動作包括姿態控制、航向控制以及深度控制；所述的姿態控制分為姿態調整和姿態穩定；姿態穩定分為橫滾角與俯仰角；AHRS慣姿參考系統獲取水下探測器主體當前的橫滾角與俯仰角，當這兩種角度都在誤差允許范圍內時，第一、第二、第三、第四推進器保持當前速度不變；僅存在橫滾角誤差時，根據誤差的方向調整第一、第二推進器或者第三、第四推進器；僅存在俯仰角誤差時，根據誤差方向調整第二、第三推進器或者第一、第四推進器；既存在橫滾角又存在俯仰角誤差時，則分四種情況，每種情況需要調節三個推進器，其中一個為主要調節推進器；

所述的航向控制為定航向行駛，AHRS慣姿參考系統獲取水下探測器主體實時航向并與目標航向進行比較，小于誤差允許值則保持第五、第六推進器的速度實現定航向行駛；大于誤差允許值則先根據航向偏離的方向調整第五或第六的速度以達到目標航向，達到目標航向后，控制第五、第六推進器獲得相同速度實現定航向行駛；

所述的深度控制分為到達目標深度和當前深度的懸停；當水下探測器主體懸停時深度儀獲取水下探測器主體實時深度并傳輸給控制單元，水深誤差在允許范圍內，則第一、第二、第三、第四推進器共同提供的力、水下探測器主體重力與水下探測器主體所受浮力平衡，經計算和實驗獲得第一、第二、第三、第四推進器速度；當水深誤差不在允許范圍內，則控制第一、第二、第三、第四推進器速度推進水下探測器主體到達目標深度。

2.如權利要求1所述的一種水下探測裝置的控制系統，其特征在于：所述的深度儀監測探測器主體的實時深度并將其反饋至水下控制單元；所述的水下控制單元發出指令控制推進器系統形成深度閉環控制。

3.如權利要求1所述的一種水下探測裝置的控制系統，其特征在于：所述的水上操作裝置包括水上操作臺以及顯示器。