[發明專利]油囊與推進器混合控制ROV水下懸停及定深控制裝置

有效

• 申請號: 201810112445.7
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108357656B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 段發階;孫中波;蔣佳佳;王憲全;卜令冉;李春月;劉晗;黨文杰;馬世雄;鄧澈
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63G8/16
• 分類號: B63G8/16;B63G8/22
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

1.一種油囊與推進器混合控制ROV水下懸停及定深控制裝置，其特征是，由控制箱，臍帶纜，ROV控制系統，ROV密封、耐壓殼體，左舷垂直推進器，右舷垂直推進器，艏部油囊式浮力調節裝置，艉部油囊式浮力調節裝置組成；控制箱通過臍帶纜連接ROV控制系統；設于ROV密封、耐壓殼體內的ROV控制系統由系統控制模塊、深度傳感器、三軸加速度傳感器、三軸陀螺儀和三軸磁力計組成的姿態控制模塊，推進器驅動模塊，浮力調節裝置驅動模塊組成。

2.如權利要求1所述的油囊與推進器混合控制ROV水下懸停及定深控制裝置，其特征是，系統控制模塊通過推進器驅動模塊控制左舷垂直推進器和右舷垂直推進器，使ROV在目標深度處動態懸停；

系統控制模塊利用推進器輸入的PWM脈寬轉速和推力關系，分別推算出左舷垂直推進器的推力Thrust_L和右舷垂直推進器的推力Thrust_R，將Thrust_L和Thrust_R相加，得到出ROV的垂向剩余靜載力F_static，然后逐步減小推進器推力兩個推進器的推力直至變為零，在減小推進器推力的同時，利用浮力調節裝置驅動模塊，控制艏部油囊式浮力調節裝置和艉部油囊式浮力調節裝置進行抽油或打油，改變其油囊體積，從而對ROV整體所受浮力進行微調，使其所受浮力＝重力且懸停在目標深度處。

3.如權利要求1所述的油囊與推進器混合控制ROV水下懸停及定深控制裝置，其特征是，當系統控制模塊接受到了控制箱發送的靜態下潛命令，則向浮力調節裝置驅動模塊發送命令，控制艏部和艉部的油囊式浮力調節裝置從油囊中抽油，減小油囊體積，使ROV所受浮力<重力，ROV下潛；

進一步，當到達指定深度時，對ROV進行動態懸停浮力微調，實現靜態下潛懸停及定深；

進一步，當系統控制模塊接受到了控制箱發送的靜態上浮命令，則向浮力調節裝置驅動模塊發送命令，控制艏部和艉部的油囊式浮力調節裝置向油囊中打油，增大其體積，使ROV所受浮力>重力，ROV上浮；

進一步，當到達指定深度時，對ROV進行動態懸停浮力微調，實現靜態下潛懸停及定深。

4.如權利要求1所述的油囊與推進器混合控制ROV水下懸停及定深控制裝置，其特征是，動態懸停及定深時左、右舷垂直推進器推力輸出量采用增量式PID算法來計算：

Δu₁＝K_P·(e_k-e_k-1)+K_I·e_k+K_D·(e_k-2e_k-1+e_k-2)

式中k為常數，k＝2,...,n，Δu₁為推進器驅動模塊輸入增量，K_P、K_I和K_D分別為PID算法的比例、積分和微分系數，e_k為目標深度值Depth_target與深度傳感器第k次測量的實際深度值Depth_real與之差；

進一步，本系統控制模塊根據輸出到左舷垂直推進器的PWM脈寬PWM_width_L和輸出到右舷垂直推進器的PWM脈寬PWM_width_R，通過脈寬PWM_width和推力Thrust之間的函數關系：

將PWM_width_L和PWM_width_R帶入Thtust計算公式，分別得到動態懸停及定深時左、右舷垂直推進器推力輸出量Thrust_L和Thrust_R。