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自主水下机器人极近海底直航运动性能预报
1
作者 吴利红 李超 +4 位作者 刘社文 封锡盛 李硕 阎述学 曾俊宝 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第6期1047-1053,共7页
针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水... 针对自主水下机器人极近海底航行的可行性和安全性问题,本文采用坐标转换法和移动网格法对不同极近海底距离、不同航速的自主水下机器人直航运动进行水动力预报。数值结果表明:自主水下机器人在极近海底壁面附近航行时,海底会对自主水下机器人产生复杂的“坐底”效应。移动网格法相对坐标转换法,自主水下机器人的阻力偏小。随着间隙变小,移动网格法能预报垂向力由吸力变为斥力,艉倾变为埋艏的动态过程,而坐标转换法则不能。这种差异源于2种方法采用了不同的坐标系、产生的不同边界层厚度,以及流体的惯性量大小。当间隙小到边界层影响范围内,移动网格法更适合模拟极近海底操纵运动,为这种工况下的安全航行提供技术保障。 展开更多
关键词 自主水下机器人 海底 坐标转换法 移动网格法 直航 坐底效应 水动力 计算流体力学
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自治水下机器人及其运动控制技术综述
2
作者 孟繁贵 刘爱民 +3 位作者 胡岩 王宇琛 乔路宽 张红奎 《振动与冲击》 北大核心 2025年第11期321-338,共18页
自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)因其机动灵活、鲁棒性强、运动范围广等优势广泛应用于水文监测、海底科考、巡逻侦察等领域。为保安全高效地完成各种作业任务,AUV的运动控制技术研究显得尤为重要。按照AUV发展的时... 自治水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)因其机动灵活、鲁棒性强、运动范围广等优势广泛应用于水文监测、海底科考、巡逻侦察等领域。为保安全高效地完成各种作业任务,AUV的运动控制技术研究显得尤为重要。按照AUV发展的时间进程,重点从运动控制相关角度对国内外AUV的典型产品进行介绍,并展示了团队最新研制的“盛鲸一号”AUV及其运动控制技术。根据AUV的运动控制研究现状,AUV的运动控制可分为路径跟踪、轨迹跟踪和镇定控制三种类型,其研究内容主要集中在制导方案的设计和控制器的优化上。AUV模型不确定、外界干扰和执行器饱和是影响运动控制系统的三大主要挑战。为应对这些难题,深度强化学习、滑模控制、自抗扰控制、神经网络、自适应控制、S面控制和模糊控制等智能控制技术已得到广泛应用,能够有效抑制AUV动力学模型变化以及海浪、洋流等环境干扰对跟踪精度的影响。针对执行器饱和问题,模型预测控制、深度强化学习和滑模控制技术表现尤为突出。现有研究显示,信息型AUV的数量较多,AUV的运动控制系统在精确性和鲁棒性方面具有显著优势。未来AUV的发展将聚焦于采用可再生能源驱动的长航程AUV和具备自主操纵机构的多模式AUV。同时,AUV的运动控制趋势将向低功耗运动控制和集群运动控制方向发展。 展开更多
关键词 自主水下机器人(AUV) 路径跟踪 轨迹跟踪 点镇定
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基于广义既约梯度法的水下机器人推力分配
3
作者 傅培成 吕海宁 杨海鹏 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第5期103-111,共9页
为提高自主水下机器人动力控位系统的控制精度,延长水下作业时间,提出一种与灰狼优化算法相结合的广义既约梯度法对自主水下机器人进行推力分配。该方法通过计算目标函数的既约梯度获取其下降方向,通过灰狼优化算法在下降方向上进行一... 为提高自主水下机器人动力控位系统的控制精度,延长水下作业时间,提出一种与灰狼优化算法相结合的广义既约梯度法对自主水下机器人进行推力分配。该方法通过计算目标函数的既约梯度获取其下降方向,通过灰狼优化算法在下降方向上进行一维搜索获取符合约束条件的更优解,经过多次迭代获取到目标函数的全局最优解。通过仿真模拟对算法性能进行测试。仿真结果表明,相比于传统推力分配算法,广义既约梯度法能更有效地降低能耗、减少推力饱和问题。 展开更多
关键词 自主水下机器人 广义既约梯度法 推力分配
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面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人的设计
4
作者 曹有为 仇玉霄 沈梦雨 《林业机械与木工设备》 2024年第6期88-91,共4页
为应用于林业采运输油管道的自主巡检,进行水下林业采运输油管道的定期巡检工作,设计了一款面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人。介绍了水下机器人的机械结构部分、控制部分、管道巡检部分设计。水下机器人使用的是STM32F407Z... 为应用于林业采运输油管道的自主巡检,进行水下林业采运输油管道的定期巡检工作,设计了一款面向应用于林业采运输油管道检测的水下机器人。介绍了水下机器人的机械结构部分、控制部分、管道巡检部分设计。水下机器人使用的是STM32F407ZGT6单片机作为主控MCU,使用Open MV作为视觉电路板。经过实验验证,设计的水下机器人可以完成采运输油管道的巡检工作。 展开更多
关键词 自主式水下机器人 管道巡检 水下管道
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深海自主水下机器人发展及其在资源调查中的应用 被引量：27
5
作者 封锡盛 李一平 +1 位作者 徐会希 李智刚 《中国有色金属学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期2746-2756,共11页
自20世纪90年代以来,深海自主水下机器人技术得到了长足的发展,在深海资源调查、海洋科学研究以及海洋工程等领域得到了广泛的应用。我国的深海自主水下机器人研究与大洋矿产资源调查是同步发展的。本文简要介绍了30年来我国深海自主水... 自20世纪90年代以来,深海自主水下机器人技术得到了长足的发展,在深海资源调查、海洋科学研究以及海洋工程等领域得到了广泛的应用。我国的深海自主水下机器人研究与大洋矿产资源调查是同步发展的。本文简要介绍了30年来我国深海自主水下机器人的发展现状,以具有代表性的"潜龙"系列自主水下机器人研发过程为例给出了面对的技术挑战,以及在大洋矿产资源调查中的应用情况和取得的部分成果。最后,对未来深海调查装备的发展提出了若干设想和建议。 展开更多
关键词 深海 自主水下机器人 矿产资源调查 多金属结核 热液硫化物
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基于零空间行为法的自主水下机器人避障策略 被引量：20
6
作者 庞师坤 梁晓锋 +1 位作者 李英辉 易宏 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期295-304,共10页
针对自主水下机器人(AUV)在复杂海底环境驶向目标点的过程中可能遇到动静态障碍物的问题,设计了基于零空间行为(NSB)法的避障策略.首先将AUV驶向目标点的整体任务分解成不同的子任务,并把避障子任务设为最高优先级任务;对于多任务控制目... 针对自主水下机器人(AUV)在复杂海底环境驶向目标点的过程中可能遇到动静态障碍物的问题,设计了基于零空间行为(NSB)法的避障策略.首先将AUV驶向目标点的整体任务分解成不同的子任务,并把避障子任务设为最高优先级任务;对于多任务控制目标,将由低优先级任务向量向高优先级任务向量的零空间进行投影得到的综合任务向量作为最终输出函数;在完成高优先级任务的同时,部分或全部完成低优先级任务,以避免各任务目标的相互冲突.随后根据不同子任务的优先级设计相应的任务函数,研究了针对静态和动态障碍物的避障策略;推导并建立了AUV运动的综合输出函数,以确保其在驶向目标点的过程中对不同类型障碍物进行有效规避.模拟计算结果证明该方法是有效的和可行的,在复杂障碍物环境中能够达到预期的避障效果. 展开更多
关键词 零空间行为法 自主水下机器人 避障
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无人水面艇自主部署自主水下机器人平台技术综述 被引量：19
7
作者 郑荣 辛传龙 +1 位作者 汤钟 宋涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期1675-1687,共13页
自主水下机器人(AUV)和无人水面艇(USV)作为组建海底空间站和观测网的重要工具,在近30年间,其相关技术蓬勃发展,逐步由单体控制向多海洋平台协同协作方向发展,其中利用USV自主布放回收AUV成为新的研究热点。综述了基于USV对AUV进行动态... 自主水下机器人(AUV)和无人水面艇(USV)作为组建海底空间站和观测网的重要工具,在近30年间,其相关技术蓬勃发展,逐步由单体控制向多海洋平台协同协作方向发展,其中利用USV自主布放回收AUV成为新的研究热点。综述了基于USV对AUV进行动态部署平台的最新进展;基于系统学观点从拖曳稳定性、拖曳动对接准确性和拖曳对接快速性3个方向来阐述USV部署AUV平台关键技术的研究和应用现状,总结了提高部署平台拖曳稳定性的措施,并对USV自主部署AUV平台的研究方向和研究重点进行了展望。 展开更多
关键词 自主水下机器人 无人水面艇 自主布放回收 水下拖曳系统 拖曳稳定性 拖曳动对接
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多自主式水下机器人的路径规划和控制技术研究综述 被引量：15
8
作者 赵蕊 许建 +1 位作者 向先波 徐国华 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期58-65,共8页
自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机... 自主式水下机器人(AUV)是海洋资源勘探和开发的重要工具,在民用和军用领域都发挥着重要作用。随着AUV技术的逐步成熟,通过构建多自主式水下机器人(MAUV)系统,令多个AUV协作完成水下作业任务已成为当前的发展趋势。MAUV系统对提高水下机器人的智能化水平及发展海洋化装备具有重要的理论研究意义和实用价值。介绍目前MAUV系统的应用现状和科研进展,并对MAUV协同路径规划和集群协同控制技术等研究热点进行系统化梳理,着重分析人工智能优化和编队协同的关键技术。最后,对MAUV系统未来的发展方向进行展望。 展开更多
关键词 多自主式水下机器人系统 路径规划 集群协同 编队控制
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基于神经网络的自主水下机器人动态反馈控制 被引量：13
9
作者 周焕银 刘开周 封锡盛 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期87-93,共7页
针对自主水下机器人数学模型的强非线性及所受海流干扰无法确定等特点,设计了基于神经网络补偿器的动态反馈控制算法。通过对自主水下机器人系统数学模型研究,将系统分解为近似线性部分与非线性不确定部分。通过动态反馈控制实现对分解... 针对自主水下机器人数学模型的强非线性及所受海流干扰无法确定等特点,设计了基于神经网络补偿器的动态反馈控制算法。通过对自主水下机器人系统数学模型研究,将系统分解为近似线性部分与非线性不确定部分。通过动态反馈控制实现对分解出的近似线性部分进行初步控制,利用神经网络所具有的自适应控制实现对不确定模型与干扰项进行补偿控制,提高自主水下机器人运动控制的鲁棒性。通过Lyapunov稳定判据证明了此控制算法的收敛性,通过Matlab数字仿真平台验证了此算法的抗干扰能力,在自主水下机器人半物理仿真平台上分别采用所提出的控制算法与PID控制算法对自主水下机器人系统定深运动进行了控制。研究结果表明所提出的算法具有更好的动态性能与强鲁棒性。 展开更多
关键词 自主水下机器人 不确定模型 神经网络补偿器 动态反馈控制 半物理仿真
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便携式自主水下机器人动力学建模方法研究 被引量：7
10
作者 曾俊宝 李硕 +2 位作者 刘鑫宇 李一平 王晓辉 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期1747-1750,共4页
针对50 kg级便携式自主水下机器人(AUV)的精确控制和研究,介绍了一种基于计算流体力学(CFD)和非线性最优化辨识的动力学建模方法,着重推导了便携式AUV动力学模型,并使用计算流体力学方法代替水池实验获取辨识所需数据和通过非线性最优... 针对50 kg级便携式自主水下机器人(AUV)的精确控制和研究,介绍了一种基于计算流体力学(CFD)和非线性最优化辨识的动力学建模方法,着重推导了便携式AUV动力学模型,并使用计算流体力学方法代替水池实验获取辨识所需数据和通过非线性最优化方法获得合适的模型结构和模型参数。最终建立了便携式AUV数学模型,并通过对仿真数据与实验数据的对比,证明了该模型及方法的有效性。 展开更多
关键词 便携式自主水下机器人 动力学建模 计算流体力学 非线性最优化辨识
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微小型自主式水下机器人系统设计及试验 被引量：11
11
作者 魏延辉 田海宝 +3 位作者 杜振振 刘鑫 郭志军 赵大威 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期566-570,579,共6页
为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水... 为了解决自主式水下机器人智能控制问题,设计了一种微小型自主式水下机器人。介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统,然后针对运动控制系统耦合问题,采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制,最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。试验结果表明:研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务,实现自主化,为同类型的水下机器人提供参考。 展开更多
关键词 微小型水下机器人 自主式水下机器人 运动控制 系统结构 PID 控制算法 控制器
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北极冰下双自主水下机器人协同地形匹配导航 被引量：4
12
作者 姜言清 马东 +6 位作者 李智慧 李晔 马腾 徐雪峰 侯冬冬 张文君 武皓微 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1091-1095,共5页
针对自主水下机器人北极冰下远距离航行存在较大定位偏差的情况,本文提出利用单波束协同地形匹配导航方法改善定位性能。针对粒子滤波出现粒子退化和粒子耗尽,导致测量更新失效问题,本文设计一种地形自适应双自主水下机器人协同地形匹... 针对自主水下机器人北极冰下远距离航行存在较大定位偏差的情况,本文提出利用单波束协同地形匹配导航方法改善定位性能。针对粒子滤波出现粒子退化和粒子耗尽,导致测量更新失效问题,本文设计一种地形自适应双自主水下机器人协同地形匹配导航方法,根据地形高程标准差计算地形置信度,将地形置信度融入双自主水下机器人协同地形匹配导航系统中,提高了导航方法的鲁棒性。通过模拟仿真对该方法进行验证,结果表明该方法能够有效提高定位的精度及鲁棒性。 展开更多
关键词 自主水下机器人 北极 地形匹配导航 协同导航 粒子滤波 重采样 地形置信度 鲁棒性
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基于自适应反步法的自主水下机器人变深控制 被引量：10
13
作者 贾鹤鸣 宋文龙 陈子印 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第1期15-20,共6页
为实现自主水下机器人(AUV)的高精度变深控制,基于AUV垂直面的运动学和非线性动力学模型,提出了神经网络自适应迭代反步控制方法,设计了运动学和动力学控制器.文中首先考虑AUV非线性模型的攻角和水动力阻尼系数的不确定性,设计神经网络... 为实现自主水下机器人(AUV)的高精度变深控制,基于AUV垂直面的运动学和非线性动力学模型,提出了神经网络自适应迭代反步控制方法,设计了运动学和动力学控制器.文中首先考虑AUV非线性模型的攻角和水动力阻尼系数的不确定性,设计神经网络控制器来对纵倾运动中的非线性水动力阻尼项和外界海流干扰作用进行在线估计,并基于Lyapunov稳定性理论设计神经网络权值的自适应律,保证系统闭环信号的一致最终有界.最后通过两组仿真实验,比较了所设计的控制器在设定控制器增益参数下的系统响应和在扰动作用下的变深控制性能,结果表明,所设计的控制器具有较小的稳态误差和较高的跟踪精度. 展开更多
关键词 自主水下机器人 变深控制 反步法 神经网络 自适应方法
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自主式水下机器人水下对接技术综述 被引量：27
14
作者 郑荣 宋涛 +1 位作者 孙庆刚 国婧倩 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期43-49,65,共8页
自主式水下机器人(AUV)作为水面支持平台和海底空间站以及深海长期观测系统之间的重要纽带,其水下对接技术一直以来都是国内外的研究热点。在归纳、分析国内外AUV水下对接技术如水下箱(笼)式对接、机械手或载体辅助式对接、杆类引导对... 自主式水下机器人(AUV)作为水面支持平台和海底空间站以及深海长期观测系统之间的重要纽带,其水下对接技术一直以来都是国内外的研究热点。在归纳、分析国内外AUV水下对接技术如水下箱(笼)式对接、机械手或载体辅助式对接、杆类引导对接、平台阻拦索式对接和喇叭口式引导对接技术的基础上,介绍各种AUV对接技术的实现方法和结构原理,以及对接技术的发展现状与趋势。并针对目前应用较为广泛的喇叭口式引导对接方式,详细介绍一种针对重型AUV的水下对接系统。经试验验证,该系统模块化强,对横滚姿态要求低,适用于多种尺寸AUV,对接系统的对接成功率高。所做工作可为今后AUV水下对接技术的发展提供参考。 展开更多
关键词 自主式水下机器人 水下对接 结构原理 喇叭口式引导对接 综述
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自主水下机器人下潜困难问题的数值仿真与试验研究(英文) 被引量：2
15
作者 张宏伟 李金翠 +2 位作者 王延辉 王树新 郝亮 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期277-287,共11页
自主水下机器人在近水面运动时,受到文丘里效应产生向上吸力的影响,使得潜器初始下潜困难,近水面的深度保持能力也受到影响。为了研究水下潜器近水面下潜困难问题,文章运用计算流体力学(CFD)软件对某AUV主体周围流场进行近水面数值模拟... 自主水下机器人在近水面运动时,受到文丘里效应产生向上吸力的影响,使得潜器初始下潜困难,近水面的深度保持能力也受到影响。为了研究水下潜器近水面下潜困难问题,文章运用计算流体力学(CFD)软件对某AUV主体周围流场进行近水面数值模拟。模拟结果表明,影响升力和抬头力矩的主要因素是初始的下潜深度和速度。水域试验表明随着初始下潜深度的增加,AUV的下潜将变得越来越容易,这与模拟结果相一致。 展开更多
关键词 下潜困难 文丘里效应 近水面 自主水下机器人 CFD
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自主式水下机器人最优路径规划问题的研究 被引量：6
16
作者 任长明 万宁 +1 位作者 王肃静 王东燕 《中国航海》 CSCD 北大核心 2003年第3期12-16,共5页
路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类... 路径规划是水下机器人实现自主航行的重要环节。根据自主式水下机器人的动力学性质 ,路径规划的特点以及实现智能行为的要求 ,采用基于案例的遗传算法 ,实现了自主式水下机器人最优路径规划。给出该方案的基本框架和算法 ,在基于案例类比的学习方法中引入模糊多属性综合决策的方法建立决策算子进行案例的匹配 ,在遗传算法中实际知识的指导 ,适当地改进遗传算子 ,加快搜索速度。仿真结果证明该路径规划方法能够取得较好的规划结果 ,使自主式水下机器人具有了一定的自主导航 ,自主避障和自主作业的能力。 展开更多
关键词 自主式水下机器人 最优路径规划 自主控制 动力学性质 遗传算法 模糊多属性综合决策
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舵桨联合操纵的自主式水下机器人运动控制 被引量：2
17
作者 张磊 庞永杰 +1 位作者 李晔 孙玉山 《北京工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期40-46,共7页
针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构... 针对水下机器人舵桨切换操作时,由于控制输出突变而导致系统振荡甚至发散的现象,提出一种切换函数平滑指令输出;同时考虑到高速航态下,纵向速度对其他自由度运动的耦合影响,提出一种基于运动补偿的改进S面控制方法.该方法S面控制器结构简单、参数易于调整,解决了S面控制器在水下机器人高速航行下控制效果较差的问题.利用李雅普诺夫函数对该控制器进行了稳定性分析,将其应用于舵桨联合操纵的水下机器人的运动控制.速度控制、艏向控制及深度控制,试验结果验证了该方法在水下机器人运动控制中应用的可行性. 展开更多
关键词 自主式水下机器人 舵 桨 改进S面控制
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自主式水下机器人故障特征增强方法 被引量：2
18
作者 张铭钧 刘维新 +1 位作者 殷宝吉 王玉甲 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1099-1105,共7页
针对小波方法对自主式水下机器人(AUV)纵向速度进行外部随机干扰抑制时存在的过抑制问题,提出一种AUV纵向速度信号故障特征增强与外部随机干扰抑制方法,采用自适应随机共振方法实现AUV纵向速度信号的随机共振,以达成外部随机干扰能量向... 针对小波方法对自主式水下机器人(AUV)纵向速度进行外部随机干扰抑制时存在的过抑制问题,提出一种AUV纵向速度信号故障特征增强与外部随机干扰抑制方法,采用自适应随机共振方法实现AUV纵向速度信号的随机共振,以达成外部随机干扰能量向故障信号能量的转移;针对AUV纵向速度信号的非周期特性,基于AUV纵向速度信号与周期信号驱动下双稳系统输出信号实验数据,分析AUV纵向速度信号驱动下布朗粒子运动状态。水池实验结果表明:所提方法相对小波方法故障信号特征增强效果为70.66%,避免了过抑制问题,且布朗粒子仅在负势阱内运动。 展开更多
关键词 自主式水下机器人 外部干扰 特征增强 随机共振 小波 过抑制 非周期 布朗粒子
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自主水下机器人的封闭式柴油机舱传热分析 被引量：1
19
作者 杨翊 朱兴华 +2 位作者 胡志强 郑荣 林扬 《内燃机工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期85-89,98,共6页
采用解析法、简化稳态传热仿真和CFD仿真三种分析方法对两种工况条件下的自主水下机器人的封闭式柴油机机舱进行了热传导分析,并得到机舱内部的温度场。通过分析可知:考虑到机舱散热及机舱内部的温度要求,将空气通入机舱的进气方式优于... 采用解析法、简化稳态传热仿真和CFD仿真三种分析方法对两种工况条件下的自主水下机器人的封闭式柴油机机舱进行了热传导分析,并得到机舱内部的温度场。通过分析可知:考虑到机舱散热及机舱内部的温度要求,将空气通入机舱的进气方式优于将空气直接导入柴油机进气口的方式。三种分析方法的对比表明:解析法只能用于对机舱内部各处的温度情况进行简化估算;采用简化模型的稳态传热仿真适用于将空气直接导入柴油机进气口的工况条件下的传热分析;CFD仿真适用于将空气导入机舱的进气工况条件下的传热分析。 展开更多
关键词 内燃机 柴油机 自主水下机器人 封闭式机舱 传热学 温度场
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水下机器人移动式对接的全局路径规划方法
20
作者 朱子健 姜言清 +5 位作者 李柯垚 孙伟杰 李舒畅 许健鑫 张文君 武皓微 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1873-1879,共7页
针对无人自主式水下机器人与母艇动态对接时面临的自主式水下机器人欠驱动操纵特性对全局路径的多几何约束要求,以及母艇运动带来的交会点动态变化导致路径的终端约束动态变化等难题,本文提出了一种自主式水下机器人的自主对接路径规划... 针对无人自主式水下机器人与母艇动态对接时面临的自主式水下机器人欠驱动操纵特性对全局路径的多几何约束要求,以及母艇运动带来的交会点动态变化导致路径的终端约束动态变化等难题,本文提出了一种自主式水下机器人的自主对接路径规划方法。该方法主要分为约束求解、运动规划和状态估计3部分。利用自主式水下机器人的动力学模型分析了在对接过程中的运动约束与终端约束;在运动约束和终端约束条件的前提下,基于势场法的思想分别设计了位置约束和姿态约束下的全局路径规划算法,同时提出母艇的位置、速度和姿态估计方法,并依此开展基于全局预测的路径规划方法的仿真。仿真结果表明:本文方法运算速度快、对母艇的状态具有很好的鲁棒性,并且满足运动约束和终端约束,可以在试验模拟真实自主式水下机器人归航时得到一条满足约束条件的光滑路径的路径规划算法。 展开更多
关键词 欠驱动自主式水下机器人 移动式对接 回收 全局预测 路径规划 状态约束 状态估计 人工势场法
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