带复杂外形附体的AUV旋臂水池数值计算 被引量：5

1

作者 王鹏 翟继莹 宁腾飞 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期764-769,共6页

通过流体动力学仿真软件CFX对带有CTD和GPS/北斗天线的AUV流体动力进行了数值计算。以圆弧管为计算域,利用代数表达式控制入口速度来模拟旋臂水池,得到了三种模型下AUV流体动力的变化规律,分析了不同附体的影响。结果表明,AUV受力变化... 通过流体动力学仿真软件CFX对带有CTD和GPS/北斗天线的AUV流体动力进行了数值计算。以圆弧管为计算域,利用代数表达式控制入口速度来模拟旋臂水池,得到了三种模型下AUV流体动力的变化规律,分析了不同附体的影响。结果表明,AUV受力变化规律基本一致,在附体处压力及速度变化剧烈,导致AUV流体动力参数及流场有了很大的变化,力矩变化差别较大。计算结果为AUV工程设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 复杂外形 CFX 旋臂水池 数值计算 auv(autonomous UNDERWATER Vehicle)

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基于海图和改进粒子群优化算法的AUV全局路径规划 被引量：37

2

作者 张岳星 王轶群 +1 位作者 李硕 王晓辉 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期120-128,共9页

针对AUV(自主水下机器人)在复杂条件海域做全局路径规划时面临的环境信息缺少,环境建模困难和常规算法复杂、求解能力弱等问题,提出一种基于海图和改进粒子群优化算法的全局路径规划方法.首先利用电子海图的先验知识建立3维静态环境模型... 针对AUV(自主水下机器人)在复杂条件海域做全局路径规划时面临的环境信息缺少,环境建模困难和常规算法复杂、求解能力弱等问题,提出一种基于海图和改进粒子群优化算法的全局路径规划方法.首先利用电子海图的先验知识建立3维静态环境模型,并构造路径航程、危险度和平滑函数;在粒子群优化算法中引入搜索因子和同性因子自适应地调整参数,并结合鱼群算法的"跳跃"过程提升算法的求解能力.同时建立安全违背度和选优规则以提高所规划路径的安全性.仿真实验结果表明,本文方法与传统粒子群算法和蚁群算法相比,规划出短航程、安全性高的全局路径的能力更强,可满足AUV在复杂海域航行时的全局路径规划需求. 展开更多

关键词 自主水下机器人 全局路径规划 电子海图 粒子群优化(PSO)算法

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中央鳍/对鳍推进模式的仿生自主水下机器人发展现状综述 被引量：32

3

作者 王田苗 杨兴帮 梁建宏 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期352-362,384,共12页

中央鳍/对鳍(MPF)推进模式和身体/尾鳍(BCF)推进模式是仿生自主水下机器人(AUV)最常见的两种推进模式,其中MPF推进模式具有BCF推进模式无法比拟的一些运动优势.本文首先在推进方式、运动速度、推进效率、机动性和游动稳定性等方面对这... 中央鳍/对鳍(MPF)推进模式和身体/尾鳍(BCF)推进模式是仿生自主水下机器人(AUV)最常见的两种推进模式,其中MPF推进模式具有BCF推进模式无法比拟的一些运动优势.本文首先在推进方式、运动速度、推进效率、机动性和游动稳定性等方面对这两种推进模式进行了分析比较,将MPF模式推进的仿生AUV分为多鳍拍动式、胸鳍扑翼滑翔式和长鳍波动式3种,并分别详细综述了这3种MPF模式推进的仿生AUV的国内外研究现状,最后对其游动性能、驱动方式选择、驱动器数量、推进鳍和本体外形设计等问题进行了分析和讨论,对MPF模式推进的仿生AUV研制所存在的问题进行了归纳总结,并对今后可进行的研究内容作了展望. 展开更多

关键词 MPF游动 仿生 auv

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便携式自主水下机器人控制系统研究与应用 被引量：32

4

作者 曾俊宝 李硕 +2 位作者 李一平 王晓辉 阎述学 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2016年第1期91-97,共7页

针对50公斤级便携式自主水下机器人(AUV)的开发和研究,介绍了一种采用多种通信方式的分布式便携式AUV控制系统.着重推导和阐述了控制系统中X形舵与十字形舵之间的等效关系,并对水平面与垂直面的运动控制方法进行了说明.通过大量湖上和... 针对50公斤级便携式自主水下机器人(AUV)的开发和研究,介绍了一种采用多种通信方式的分布式便携式AUV控制系统.着重推导和阐述了控制系统中X形舵与十字形舵之间的等效关系,并对水平面与垂直面的运动控制方法进行了说明.通过大量湖上和海上试验验证了所述方案和方法的合理性,并得到了满意的实际航行结果. 展开更多

关键词 便携式auv 控制系统 X形舵 运动控制

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基于RBF神经网络的作业型AUV自适应终端滑模控制方法及实验研究 被引量：24

5

作者 杨超 郭佳 张铭钧 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期336-345,共10页

研究了作业型AUV(自主水下机器人)的轨迹跟踪控制问题.实际作业中,水下机械手展开作业过程将引起AUV动力学性能变化,进而影响AUV轨迹跟踪控制;并且水流环境干扰亦将影响AUV轨迹跟踪控制.针对上述AUV轨迹跟踪控制问题,提出一种基于RBF(... 研究了作业型AUV(自主水下机器人)的轨迹跟踪控制问题.实际作业中,水下机械手展开作业过程将引起AUV动力学性能变化,进而影响AUV轨迹跟踪控制;并且水流环境干扰亦将影响AUV轨迹跟踪控制.针对上述AUV轨迹跟踪控制问题,提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的AUV自适应终端滑模运动控制方法.该方法在李亚普诺夫稳定性理论框架下,采用RBF网络对机械手展开引起的AUV动力学性能变化和水流环境干扰进行在线逼近,并结合自适应终端滑模控制器对神经网络权值和AUV控制参数进行自适应在线调节.通过李亚普诺夫稳定性理论,证明AUV系统轨迹跟踪误差一致稳定有界.针对滑模控制项引起的控制量抖振问题,提出一种变滑模增益的饱和连续函数滑模抖振降低方法,以降低滑模控制量抖振.通过AUV实验样机的艏向和垂向的轨迹跟踪实验,验证了本文AUV系统控制方法和滑模降抖振方法的有效性. 展开更多

关键词 作业型auv RBF神经网络 模型不确定性 滑模控制 轨迹跟踪控制 抖振降低

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AUV水下分离运动及分离方式研究 被引量：18

6

作者 潘瑛 徐德民 +1 位作者 宋保维 潘光 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期505-509,共5页

自主式水下航行器是由载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷被释放时要保证其不能和运载体发生碰撞。推导了载荷和运载体初始位置和初始攻角的计算模型。在此基础上,对载荷在推冲分离方式和重力解脱方式下的运动进行了仿真和分析,结... 自主式水下航行器是由载荷和运载体组成的一个多体系统,在载荷被释放时要保证其不能和运载体发生碰撞。推导了载荷和运载体初始位置和初始攻角的计算模型。在此基础上,对载荷在推冲分离方式和重力解脱方式下的运动进行了仿真和分析,结果表明,在推冲分离方式下,载荷的上浮运动和俯仰角的变化规律使其与运载体相撞的机会增加;重力解脱方式下,由于载荷没有上浮运动且具有合适的姿态,从而使得分离非常安全。仿真结果与试验数据的一致性,验证了所建模型的实用性与有效性。 展开更多

关键词 自主式水下航行器 运动参数计算 分离方式

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基于单目视觉的水下机器人管道检测 被引量：16

7

作者 唐旭东 庞永杰 +2 位作者 张赫 曾文静 李晔 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期592-600,共9页

以单目CCD摄像机为视觉传感器,利用视觉系统测量方法获得水下管道的导航信息,并在此基础上建立了一个用于水下机器人的水下管道检测系统.按照数据结构的抽象程度,将系统中传递的数据信息分为由低至高4个层次,描述了各层次内容,详细介绍... 以单目CCD摄像机为视觉传感器,利用视觉系统测量方法获得水下管道的导航信息,并在此基础上建立了一个用于水下机器人的水下管道检测系统.按照数据结构的抽象程度,将系统中传递的数据信息分为由低至高4个层次,描述了各层次内容,详细介绍了水下机器人管道检测方法.为了提高系统的准确性和实时性,采用了动态窗口管道检测方法.在室内实验水池中,以某型号水下机器人为试验载体,进行了多次管道跟踪试验,验证了系统的可行性和有效性. 展开更多

关键词 水下机器人 管道检测 数据结构 动态窗口

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舵桨联合操纵微小型水下机器人的开发 被引量：11

8

作者 苏玉民 万磊 +2 位作者 李晔 庞永杰 秦再白 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第2期151-154,共4页

介绍了一种舵桨联合操纵的微小型水下机器人.该机器人装有左右布置的两个主推进器、可调攻角水平舵和垂直稳定翼.配合所搭载的深度计、磁罗经等传感器和控制计算机,可实现水下定深定向航行,并可由TV和声纳探测水下目标.其航行与探测能... 介绍了一种舵桨联合操纵的微小型水下机器人.该机器人装有左右布置的两个主推进器、可调攻角水平舵和垂直稳定翼.配合所搭载的深度计、磁罗经等传感器和控制计算机,可实现水下定深定向航行,并可由TV和声纳探测水下目标.其航行与探测能力得到了试验验证. 展开更多

关键词 微小型水下机器人 实验研究 操纵性能 探测

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基于能源消耗最小的自治水下机器人—机械手系统协调运动研究 被引量：11

9

作者 张奇峰 张艾群 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2006年第4期444-447,452,共5页

描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计.鉴于自治水下机器人—机械手系统是运动学冗余的且自带能源,因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解,设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法.仿真表明,该算法在解... 描述了自治水下机器人搭载的三功能水下电动机械手的设计.鉴于自治水下机器人—机械手系统是运动学冗余的且自带能源,因此将系统阻力优化函数引入逆运动学求解,设计了基于系统能源消耗最小的系统协调运动规划算法.仿真表明,该算法在解决系统冗余度的同时,有效地减小了系统能源消耗. 展开更多

关键词 自治水下机器人 水下机器人一机械手系统 协调运动

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基于Matlab的AUV近水面运动模型的建立与仿真 被引量：6

10

作者 潘瑛 徐德民 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2003年第5期15-18,共4页

该文运用矢量方法对自主式水下航行器 (AUV )近水面的六自由度运动方程进行了推导 ,得到了一个适于在Matlab环境中仿真的高度矢量化的空间运动模型 ,并用在Matlab的仿真工具箱Simulink中建立的AUV近水面的六自由度运动仿真模块对AUV的... 该文运用矢量方法对自主式水下航行器 (AUV )近水面的六自由度运动方程进行了推导 ,得到了一个适于在Matlab环境中仿真的高度矢量化的空间运动模型 ,并用在Matlab的仿真工具箱Simulink中建立的AUV近水面的六自由度运动仿真模块对AUV的近水面运动进行了仿真 ,在此基础上分析了波浪力对AUV的影响。该模型的建立和仿真为AUV近水面的稳定性分析和控制系统的设计提供了便利的工具。 展开更多

关键词 Matlan auv 自主式水下航行器 六自由度运动方程 仿真 近水面运动模型 矢量方法 波浪力 稳定性分析 控制系统

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深海AUV下潜过程浮力变化研究 被引量：12

11

作者 武建国 徐会希 +1 位作者 刘健 王晓飞 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2014年第4期455-460,共6页

由于深海AUV的潜深大,其下潜过程中温度、压力和盐度变化都较大,这些参数的变化会显著地造成下潜过程中的浮力的变化,从而极大地影响AUV航行性能.针对该问题,首先对影响浮力的主要因素进行了独立研究,得到了各因素和浮力变化之间的关系... 由于深海AUV的潜深大,其下潜过程中温度、压力和盐度变化都较大,这些参数的变化会显著地造成下潜过程中的浮力的变化,从而极大地影响AUV航行性能.针对该问题,首先对影响浮力的主要因素进行了独立研究,得到了各因素和浮力变化之间的关系;然后将各因素的影响进行综合,并结合海上试验数据,得到了6000 m级AUV潜龙一号下潜深度和浮力变化的定量关系.研究结果表明:压力对浮力变化的影响最大,浮力随着压力增加呈线性增加;温度对浮力变化的影响(和初始下潜的水面温度有关)次之,且其关系是非线性的;盐度对浮力变化的影响最弱,且其对浮力变化的影响随着潜深的增加而减小.海上试验证明了分析结果的正确性,AUV配平效率得到有效提高. 展开更多

关键词 浮力变化 深海auv 热膨胀 体积压缩

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基于多波束前视声纳的AUV实时避障方法研究 被引量：7

12

作者 邹海 边信黔 常宗虎 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2007年第1期82-87,共6页

在未知海洋环境下的远程航海过程中,基于前视声纳的避障能力是AUV(自治式水下机器人)的一个基本要求.提出了一种基于多波束前视声纳的实时避障专家系统.介绍了声纳特性以及障碍物描述方法,给出了避障专家系统的结构,说明了避障专家系统... 在未知海洋环境下的远程航海过程中,基于前视声纳的避障能力是AUV(自治式水下机器人)的一个基本要求.提出了一种基于多波束前视声纳的实时避障专家系统.介绍了声纳特性以及障碍物描述方法,给出了避障专家系统的结构,说明了避障专家系统的决策过程.结合当前任务执行信息设计了专家系统知识库,针对声纳图像设计并实现了一种可以给出避障和重规划指令的推理机.最后,通过湖试对AUV避障专家系统进行了验证. 展开更多

关键词 自治式水下机器人 避碰 前视声纳 专家系统

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一种新的仿人控制方法研究 被引量：5

13

作者 汤士华 李一平 李硕 《信息与控制》 CSCD 北大核心 2005年第3期360-364,共5页

以模拟人对混水阀的调节过程为基础,提出一种新的仿人控制算法.该控制算法模拟人在控制时的粗调和微调,并使控制量逐步逼近最终稳定控制量的过程.算法中的参数具有明确的物理意义,可根据不同的控制指标方便地调节,并且能够获得足够的稳... 以模拟人对混水阀的调节过程为基础,提出一种新的仿人控制算法.该控制算法模拟人在控制时的粗调和微调,并使控制量逐步逼近最终稳定控制量的过程.算法中的参数具有明确的物理意义,可根据不同的控制指标方便地调节,并且能够获得足够的稳态误差.采用本文控制算法,不需要有精确的被控对象模型,即使在有较大干扰的情况下,仍可以获得较好的控制性能. 展开更多

关键词 auv PID控制 仿人智能控制

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AUV水下着陆策略研究 被引量：9

14

作者 王晓鸣 王树新 +1 位作者 张宏伟 候巍 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2008年第4期346-352,共7页

水下自航行器(AUV)的续航能力主要取决于其所携带能源总量.为了有效地减少能耗,提出了一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV,它可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测.首先介绍了该AUV的总体结构,然后对AUV的着陆策略进行... 水下自航行器(AUV)的续航能力主要取决于其所携带能源总量.为了有效地减少能耗,提出了一种具有变浮力系统、能够着陆坐底的小型AUV,它可以利用有限的能源实现长时间的海洋环境监测.首先介绍了该AUV的总体结构,然后对AUV的着陆策略进行了详细研究.在对三种着陆策略进行对比的基础上,选择下潜航行到位控制注水着陆策略作为最佳的水下着陆方案.该策略能够使着陆时的冲击力保持在安全范围内,并且着陆时间最短.最后对着陆轨迹进行规划.仿真和水域实验的结果都证明采用该着陆策略能够安全、平稳地实现水下着陆. 展开更多

关键词 auv 着陆 控制

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一种基于高斯过程回归的AUV自适应采样方法 被引量：10

15

作者 阎述学 李一平 封锡盛 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第2期232-241,共10页

针对区域海洋特征环境快速观测的需求,提出了一种基于高斯过程回归的小型自主水下机器人(AUV)自适应采样方法.首先,通过比较高斯过程回归(GPR)中使用不同的回归推理方法的估计准确度和计算效率,确定AUV的合适采样间隔时间;在此基础上,根... 针对区域海洋特征环境快速观测的需求,提出了一种基于高斯过程回归的小型自主水下机器人(AUV)自适应采样方法.首先,通过比较高斯过程回归(GPR)中使用不同的回归推理方法的估计准确度和计算效率,确定AUV的合适采样间隔时间;在此基础上,根据AUV实时观测的数据进行GPR分析,预测未观测区域环境数据,并通过计算预测区域梯度极值和预测不确定度引导AUV进行在线路径规划;最后使用该方法,对具有不同特征分布的区域环境观测过程进行仿真.结果显示,本方法与常规方法相比,能够更高效地获得观测区域的低误差特征分布估计,更快地获得观测区域热点区特征,更好地适应观测区域特征分布不同的情况. 展开更多

关键词 高斯过程回归 自主水下机器人 自适应采样 在线路径规划 热点区域观测

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AUV自主导航航位推算算法的分析研究 被引量：5

16

作者 冯子龙 刘健 刘开周 《海洋技术》 2006年第3期19-22,共4页

地球形状的不规则性,各种导航传感器本身的误差,以及仪器的安装偏差等,使得AUV(自治水下机器人)在进行远距离自主航行时,自主导航的精度大大下降。针对以上问题及实际工程需要,论文对AUV自主导航的航位推算算法做了进一步研究并加以改进... 地球形状的不规则性,各种导航传感器本身的误差,以及仪器的安装偏差等,使得AUV(自治水下机器人)在进行远距离自主航行时,自主导航的精度大大下降。针对以上问题及实际工程需要,论文对AUV自主导航的航位推算算法做了进一步研究并加以改进,以提高其自主导航精度。最后,利用2004年中国科学院沈阳自动化所水下机器人研究中心进行AUV湖试所获得的数据,对文中提出的算法进行了验证。结果表明,AUV的自主导航精度得到大大提高,可以用于修正原来的自主导航算法。 展开更多

关键词 渐消记忆递推最小二乘滤波 最小二乘辨识 自主导航 auv

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基于粒子滤波的AUV组合导航方法 被引量：9

17

作者 张博 徐文 李建龙 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期78-83,共6页

讨论了粒子滤波器和RB(Rao-Blackwellised)粒子滤波器两种滤波方法在组合导航中的应用,给出了组合导航算法用于自治水下航行器(AUV)的具体数学模型,并且与拓展卡尔曼滤波器的导航结果进行比较.利用AUV湖上试验验证了3种算法的导航性能,... 讨论了粒子滤波器和RB(Rao-Blackwellised)粒子滤波器两种滤波方法在组合导航中的应用,给出了组合导航算法用于自治水下航行器(AUV)的具体数学模型,并且与拓展卡尔曼滤波器的导航结果进行比较.利用AUV湖上试验验证了3种算法的导航性能,试验结果表明RBPF组合导航算法能够获得最好的导航精度;然而通过对算法进行分析,发现其计算复杂度高于其余两种滤波算法. 展开更多

关键词 自治水下航行器 组合导航 粒子滤波器 Rao-Blackwellised粒子滤波器 拓展卡尔曼滤波器

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AUV与自主移动坞站对接的技术研究及系统设计实现 被引量：9

18

作者 郑荣 吕厚权 +3 位作者 于闯 韩晓军 李默竹 魏奥博 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2019年第6期713-721,共9页

为了实现多海洋机器人自主出海协同作业、进一步提高自主水下机器人(AUV)的综合作业能力、丰富海洋无人作业场景、延长AUV自主作业的时间,研究了水下自主机器人动态对接技术.针对包容式移动坞站设计了一套基于声学导引的回坞系统,根据... 为了实现多海洋机器人自主出海协同作业、进一步提高自主水下机器人(AUV)的综合作业能力、丰富海洋无人作业场景、延长AUV自主作业的时间,研究了水下自主机器人动态对接技术.针对包容式移动坞站设计了一套基于声学导引的回坞系统,根据坞站结构特征、导引传感器解算原理规划了末程回坞路径.在保障回坞安全的前提下,以移动坞站为中心将回坞水域划分为安全区、危险区、入坞区,根据AUV与坞站间的相对位置关系在安全区和回坞区内规划了回坞路径,并对应不同路径设计了相应的控制策略和导引算法.最后,通过湖上试验验证了回坞系统的可靠性.相关导引算法、控制策略通用性较强,在一系列的悬停入坞试验、移动入坞试验中具有较高的鲁棒性;在水下不同深度和不同航速的入坞试验中,所设计的方法能够保证较高的入坞成功率,技术固化后的入坞测试显示,入坞成功率在90%以上. 展开更多

关键词 自主水下机器人 水下对接 动态入坞 水下定位 入坞系统

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作业型水下机器人纵、横倾姿态自适应区域控制方法 被引量：9

19

作者 杨超 张铭钧 +2 位作者 吴珍臻 张志强 姚峰 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期224-233,共10页

本文主要研究作业型自主式水下机器人(AUV)的纵、横倾姿态自适应区域控制问题.在实际作业中,机械手作业干扰和环境不确定性等因素将影响作业过程的艇体姿态控制,进而影响运动、作业的精度.针对此姿态稳定性控制问题,提出一种基于RBF(径... 本文主要研究作业型自主式水下机器人(AUV)的纵、横倾姿态自适应区域控制问题.在实际作业中,机械手作业干扰和环境不确定性等因素将影响作业过程的艇体姿态控制,进而影响运动、作业的精度.针对此姿态稳定性控制问题,提出一种基于RBF(径向基函数)神经网络的水下机器人姿态自适应区域控制方法.针对系统模型的不确定因素,采用RBF神经网络对其进行在线估计,引入滑模控制项对估计误差进行在线补偿;针对RBF神经网络控制参数的取值问题,设计网络权值、径向基中心与方差的在线调整律,对控制参数进行自适应学习,以适应机器人艇体的不同姿态变化;针对艇体姿态的快速稳定收敛需求,在区域控制器中加入PI(比例-积分)环节,缩短姿态调节时间、降低稳态误差.基于李亚普诺夫稳定性分析,从理论上证明区域控制误差一致渐近稳定.最后,通过作业型水下机器人样机的纵、横倾姿态控制实验,验证了本文方法的有效性. 展开更多

关键词 作业型水下机器人 纵倾姿态 横倾姿态 自适应区域控制 RBF神经网络 滑模控制

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深海长期驻留自主水下机器人系统研究现状与发展趋势 被引量：2

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作者 徐会希 吕凤天 +2 位作者 石凯 朱宝彤 陈仲 《机器人》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期720-736,共17页

深海环境的长周期监测已成为人类分析和认识海洋生态系统和海洋环境变换过程的必要手段,而深海长期驻留自主水下机器人(LRAUV)系统则是实现深海环境长周期监测的有效装备,成为近年来深海领域的研究热点。本文通过梳理、总结前人的研究,... 深海环境的长周期监测已成为人类分析和认识海洋生态系统和海洋环境变换过程的必要手段,而深海长期驻留自主水下机器人(LRAUV)系统则是实现深海环境长周期监测的有效装备,成为近年来深海领域的研究热点。本文通过梳理、总结前人的研究,首先对LRAUV系统的含义及其工作模式进行了介绍;对LRAUV系统的典型应用领域进行了分析与展望;然后,对国内外LRAUV系统进行了综述,包括其配置、功能与技术参数等内容,并总结了其发展趋势;最后对LRAUV系统长期生存、基站支撑、AUV自主对接、能源补充及数据传输、探测作业等关键技术的研究现状、难点问题及未来发展方向进行了综述与分析。 展开更多

关键词 环境监测 自主水下机器人(auv) 长期驻留 自主对接 自主探测

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