[發明專利]一種大型重載水下滑翔機及其控制方法

在審

• 申請號: 201910895956.5
• 申請日: 2019-09-21
• 公開（公告）號: CN110641664A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 王樹新;王延輝;張宏偉;楊紹瓊;張連洪;劉玉紅;馬偉;楊亞楠
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63G8/14
• 分類號: B63G8/14;B63G8/22
• 代理公司: 12201 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 劉子文

本發明公開一種大型重載水下滑翔機及其控制方法，滑翔機包括滑翔機機身、第一浮力驅動單元、第二浮力驅動單元、能源單元、機翼單元、導航定位單元、控制單元、垂直尾舵和姿態調節單元，從滑翔機機身艏部到艉部放置在滑翔機機身內部的組成單元依次為：第一浮力驅動單元、能源單元、第二浮力驅動單元、導航定位單元、控制單元和垂直尾舵；姿態調節單元位于能源單元的下方，姿態調節單元包括移動重物、絲杠、絲母、聯軸器和姿態調節電機。本發明給出了能夠通過兩個浮力系統和姿態調節單元實現整機俯仰姿態分級式高精度調節的控制策略，能夠簡單的控制實現高精度的俯仰姿態控制，同時也給出了航行控制策略，控制方法簡單且易于實現，可應用性強。

技術領域

本發明屬于水下航行器技術領域，特別涉及一種大型重載水下滑翔機及其控制方法。

背景技術

傳統水下滑翔機是一種可通過控制自身浮力，將機翼升力轉化為水平動力從而實現在海洋中滑行前進的一種水下自主航行器。傳統水下滑翔機已在海洋遙感和數據采集中得到了廣泛的應用，但由于其主要依靠浮力驅動且驅動力非常有限，只能走鋸齒狀軌跡，無法穿越較強的海流，也無法實現定深航行以滿足特殊的探測需求，例如定深組網、水質量調查，地貌探測等。

目前水下滑翔機的體積較小，長度在2-3m，機身直徑為200mm左右，搭載能力在5-10kg，只適用于傳統CTD、湍流儀等小型傳感器的搭載，難以同時搭載較多的水文探測傳感器，難以同時段和同位置測量的海洋環境的眾多參數，降低了參數之間的融合度，給多水文信息同化帶來困難，大型重載水下滑翔機的搭載能力可以實現在100kg以上，續航里程可達1000km，能夠搭載多型海洋環境測量設備，實現多參數原位測量，實現多參數融合，大大提升海洋水文觀測，對于從多尺度角度研究中尺度渦、內波、黑潮等海洋現象具有重要的科研價值。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種大型重載水下滑翔機及其控制方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種大型重載水下滑翔機，包括滑翔機機身、第一浮力驅動單元、第二浮力驅動單元、能源單元、機翼單元、導航定位單元、控制單元、垂直尾舵和姿態調節單元，從滑翔機機身艏部到艉部放置在滑翔機機身內部的組成單元依次為：第一浮力驅動單元、能源單元、第二浮力驅動單元、導航定位單元、控制單元和垂直尾舵；姿態調節單元位于能源單元的下方，姿態調節單元包括移動重物、絲杠、絲母、聯軸器和姿態調節電機。

進一步的，所述滑翔機機身采用玻璃鋼材質；所述第一浮力驅動單元包括：初級泵驅動器A、高級泵驅動器A、拉線傳感器A和電磁閥A；所述第二浮力驅動單元包括：初級泵驅動器B、高級泵驅動器B、拉線傳感器B和電磁閥B；機翼單元包含均具有相同NACA翼型的機翼A和機翼B，所述機翼A包含前緣A、后緣A及驅動電機A，所述機翼B包含前緣B、后緣B及驅動電機B，所述垂直尾舵包括垂直尾舵轉動端面和垂直尾舵舵機。

進一步的，所述控制單元包括：甲板軟件、主控制器、電子羅盤、慣導、電源管理模塊、艙內壓力傳感器、俯仰電機驅動器、無線模塊、衛星通訊模塊、高級泵驅動器A、初級泵驅動器A、高級泵驅動器A、初級泵驅動器A、高級泵驅動器B、初級泵驅動器B、高級泵驅動器B、初級泵驅動器B；導航定位單元包括：GPS定位、銥星通訊與定位、北斗通訊與定位。

本發明提供另一種技術方案如下：