遥控式水下机器人运动控制技术的研究下载

weixin_39821051 2019-06-28 04:30:14

遥控式水下机器人运动控制技术的研究，讲述了水下机器人控制方面的知识
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遥控式水下机器人运动控制技术的研究，讲述了水下机器人控制方面的知识

1 引言　　智能水下机器人在海洋石油开发、矿物资源开采、打捞和军事等方面都有广泛的应用前景[1][2][3]。水下机器人已经开始取代过去由载人潜器和潜水员所承担的工作,尤其是在大深度和危险区域发挥了更大的优势。水下机器人运动控制的是嵌入式计算机系统,它需具有运动控制算法的实现、数据采集、与外设的通讯等功能[4][5][6]。本文以潜艇式有缆遥控水下机器人(ROV,Remotely Operated Vehicle)为对象设计了基于ARM9处理器的嵌入式控制系统,并进行了深度控制的仿真实验。　　2 ROV结构本文设计的可用于水下探测的ROV采用了开架式结构,搭载有声纳、姿态传感器。可以在岸上控制

前言: 无人遥控水下机器人主要有，有缆遥控水下机器人（简称ROV）和无缆遥控水下机器人（简称AUV）两种，ROV是从水面进行控制，带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具，能够在三维水域运动，由水面提供能源的装置。水面与ROV之间通过数百米甚至数千米的线缆连接供电，为了减小线缆上的损耗，必须减小其电流，这就要求ROV输入电压尽量高，最好(300-400)V，以目前的DC48V/(3000-4000)W需求为例，传统的砖模块电源很难满足高效率及小体积方面的要求。 Vicor针对水下机器人对体积、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解决方案。对输入电压波动范围比较大的应用，Vicor的方案如下: Vicor的DCM是一个隔离式、稳压DC-DC转换器，可在未稳压宽范围输入运行，以产生隔离输出。凭借其高频零电压开关（ZVS）拓扑结构，DCM转换器一直致力于为整个输入电压范围提供高效率。模块DCM转换器和下游DC-DC产品支持高效配电，为未稳压电源到负载提供卓越的电源系统性能和连接性。DCM300P480x500A40具有以下特点: 宽输入电压范围:(200-420)V；高功率密度1032 W/in3，47.91mm*22.8mm，7.26mm，重量29.2g；单颗最大输出电流10.5A，功率500W，最多可8可并联，满足千瓦级输出；利用Vicor的ChiP封装技术的散热和密度优势，DCM模块可提供具有非常低顶部和底部热阻的灵活热管理方案。基于热适应ChiP的功率元件有助于客户实现具有成本效益的电源系统解决方案，快速和可预测地获得前所未有的系统尺寸、重量和效率特性。 DCM的并联应用原理图: 对于输入电压稳定在（380-400）V的应用场合，Vicor的方案如下: Vicor的高压BCM（Bus Converter）系列产品，以高压384V输入，输出为48V，具有业界最高功率密度。BCM400P500T1K8A30产品有以下特点: 单颗最大输出功率1750W；高功率密度2735W/in3，尺寸63.34*22.80mm*7.26mm，重量仅为41g；高效率:97.5%；多颗模块并联，提供万瓦级解决方案。对于线缆机器人供电方案来说，Vicor的BCM产品提供了一个高密度，小体积的解决方案，代表业界最高功率密度解决方案。注意:附件原理图以及PCB仅供参考，不可用作商业用途！

前言: Vicor公司设计、制造和销售模块化电源设备，新一代的电源产品在工业控制领域提供全球最小体积，最高功率密度的高可靠性电源晶片产品。无人遥控水下机器人主要有，有缆遥控水下机器人（简称ROV）和无缆遥控水下机器人（简称AUV）两种，ROV是从水面进行控制，带有推进器、水下电视、水下机械手和其他作业工具，能够在三维水域运动，由水面提供能源的装置。水面与ROV之间通过数百米甚至数千米的线缆连接供电，为了减小线缆上的损耗，必须减小其电流，这就要求ROV输入电压尽量高，最好(300-400)V，以目前的DC48V/(3000-4000)W需求为例，传统的砖模块电源很难满足高效率及小体积方面的要求。 Vicor针对水下机器人对体积、效率及大功率的特殊要求提供了有效的解决方案。对输入电压波动范围比较大的应用，Vicor的方案如下: Vicor的DCM是一个隔离式、稳压DC-DC转换器，可在未稳压宽范围输入运行，以产生隔离输出。凭借其高频零电压开关（ZVS）拓扑结构，DCM转换器一直致力于为整个输入电压范围提供高效率。模块DCM转换器和下游DC-DC产品支持高效配电，为未稳压电源到负载提供卓越的电源系统性能和连接性。DCM300P480x500A40具有以下特点: 1、宽输入电压范围:(200-420)V； 2、高功率密度1032 W/in3，47.91mm*22.8mm，7.26mm，重量29.2g； 3、单颗最大输出电流10.5A，功率500W，最多可8可并联，满足千瓦级输出；利用Vicor的ChiP封装技术的散热和密度优势，DCM模块可提供具有非常低顶部和底部热阻的灵活热管理方案。基于热适应ChiP的功率元件有助于客户实现具有成本效益的电源系统解决方案，快速和可预测地获得前所未有的系统尺寸、重量和效率特性。 DCM的并联应用原理图: 对于输入电压稳定在（380-400）V的应用场合，Vicor的方案如下: Vicor的高压BCM（Bus Converter）系列产品，以高压384V输入，输出为48V，具有业界最高功率密度。BCM400P500T1K8A30产品有以下特点: 1、单颗最大输出功率1750W； 2、高功率密度2735W/in3，尺寸63.34*22.80mm*7.26mm，重量仅为41g； 3、高效率:97.5%； 4、多颗模块并联，提供万瓦级解决方案。 BCM400P500T1K8A30产品突破了传统电源产品的思路，采用8:1固定比例输出，在动态响应和效率方面远远优于业界产品。拓扑技术是Vicor的核心技术之一，BCM产品采用的是SAC正弦波振幅转换技术，开关器件全部为ZVS/ZCS变换，不仅有效减少损耗，输出纹波几乎没有尖峰电压。封装技术方面，BCM产品采用与之前DCM一样的Vicor独创的ChiP封装技术，在产品上下两面均封装了导热绝缘材料，两侧的引脚也可以把转换器内部的热量传导到线路板上面。下面是产品在不同温度环境下降额的数据。在满足散热条件下，可以实现85度满功率不降额。 Vicor还开发了基于VIA（Vicor integrated Adaptor）工艺的BCM产品，它把BCM封装在一个四面的铜壳内，前端后端辅以滤波和接口电路。形成一个完整的适配器，BCM4414VD1E5135T02。 BCM4414VD1E5135T02集成了滤波电路，应用非常简单，只需要输入、输出，外围加上输出电容就能稳定工作，且具有PCB和机箱两种安装方式，由于VIA封装的超常散热性能，VIA BCM的降额性能非常突出: 对于线缆机器人供电方案来说，Vicor的BCM产品提供了一个高密度，小体积的解决方案，代表业界最高功率密度解决方案。注意:附件原理图以及PCB仅供参考，不可用作商业用途！附件截图:

背景 水下机器人运动控制体系由三个部分组成数据处理部分、控制算法、推力分配数据处理通过采用不同的滤波方式,把从传感器传来的信息通过滤波处理、剔除野点来获取平滑数据,同时还可以根据位置信息推算出速度,加速度等控制算法部分,通过采用不同的控制器的设计来实现,获取水下机器人各个自由度上所需要提供的推力矩分配器包括将各个自由度的推力分配到每个执行器上以及执行器所发出的力与指令之间的转换 运动控制系统分为感知层、控制层以及执行层三层。其中感知层包括环境危险的感知避障、对水下机器人运动状态以及水下环境的理解、对

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