动力分布式水下链式机器人建模与控制

基本信息
批准号:51909257
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:张进
学科分类:
依托单位:中国科学院沈阳自动化研究所
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
运动控制水动力特性分析新概念水下航行器多体水下机器人动力分布式
结项摘要

According to the capability requirements of long distance, high precision and strong mobility in underwater target detection tasks, this project studies modeling and control methods of a chain-structured underwater vehicle with distributed driving forces, which has the capability of carrying large-scale acoustic linear array sonar and good mobility. It aims at improving the detection and tracking capability and exploring a new type of operation of using serially connected underwater vehicles. According to the structural characteristics of the vehicle with distributed driving forces, rigid-flexible mixing, chain-structured and multi-body, this project focuses on the research of hydrodynamic characteristics and predictability, driving mechanism and joint mechanical characteristics, and motion control under different grouping forms of driving forces. The framework of precise modeling and effective control for the underwater vehicle with distributed driving forces and chain-structured is established, which gives it the ability of smooth sailing and precise trajectory tracking. The theoretical analysis and experimental verification of key technologies are carried out. At the same time, as the basic theory and technology research, the research results of this project will provide the necessary theoretical basis and technical reserves for the modeling and control of the underwater vehicle with the structural characteristics of chain-structured and multi-body, and play an important role in technical guidance and promotion for expanding the wide application of it in the fields of national ocean safety, ocean observation and so on.

针对水下目标探测的远距离、高精度、强机动能力需求,以提升探测跟踪能力为目标,研究一类具有搭载大尺寸声学线列阵声呐能力且机动性能好的动力分布式水下链式机器人建模与控制问题,探索基于水下机器人串联的新型作业形式。针对动力分布式、刚柔混合、链式多体的结构特点,重点开展水动力特性及其可预报性、驱动机理及关节处力学特性、动力编组下的运动控制等问题研究,建立动力分布式水下链式机器人的精确建模与有效控制框架,赋予其高效平稳航行、精确轨迹跟踪能力,并进行理论分析与关键技术实验验证。同时,作为基础理论与技术研究,本项目研究成果将为链式多体水下机器人的建模与控制提供必要的理论基础和技术储备,对拓展链式多体水下机器人在国家海洋安全、海洋观测等领域的广泛应用具有重要的技术引导和推动作用。

项目摘要

搭载声学载荷的动力分布式水下链式机器人是新型水下目标探测形式,满足探测的远距离、高精度、强机动能力需求。针对动力分布式、刚柔混合、链式多体的复杂结构特征以及带来的操纵挑战,本项目研究其系统建模与运动控制问题。在系统建模方面:预报了多模态直航阻力,建立了单元数量、航速、单元间距与直航阻力关系模型;基于柔性关节等效、受力平移、流场耦合解析等分析方法,建立了不同运动模式下的系统动力学模型。在运动控制方面:设计了考虑轨迹跟踪效果与控制实时性的模型预测控制器,获得了良好的整体与单元控制性能指标;建立了单元间动动对接行为决策机制,赋予了水下链式机器人运动重构能力。基于以上突破与创新,提出了解决动力分布式水下链式机器人难操纵问题的一般方法。最好,为了验证所提方法的有效性,进行了数字仿真、虚拟仿真和物理实验等多种试验形式。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

玉米叶向值的全基因组关联分析

玉米叶向值的全基因组关联分析

DOI:
发表时间:
2

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

路基土水分传感器室内标定方法与影响因素分析

DOI:10.14188/j.1671-8844.2019-03-007
发表时间:2019
3

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
4

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
5

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021

张进的其他基金

批准号:41572190
批准年份:2015
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:30500645
批准年份:2005
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21777148
批准年份:2017
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:70572011
批准年份:2005
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:10871167
批准年份:2008
资助金额:25.00
项目类别:面上项目
批准号:31871453
批准年份:2018
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:41172198
批准年份:2011
资助金额:78.00
项目类别:面上项目
批准号:41004046
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100115
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11561073
批准年份:2015
资助金额:34.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:11601458
批准年份:2016
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602074
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51305121
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61701216
批准年份:2017
资助金额:26.50
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21301105
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11771257
批准年份:2017
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:11161054
批准年份:2011
资助金额:45.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:81360039
批准年份:2013
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:91857116
批准年份:2018
资助金额:77.00
项目类别:重大研究计划
批准号:40702032
批准年份:2007
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31770795
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51903050
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81571472
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81301693
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41201229
批准年份:2012
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51675156
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:11402295
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61173156
批准年份:2011
资助金额:57.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

多水下作业机器人分布式协同控制基础理论与关键技术研究

批准号:U1806204
批准年份:2018
负责人:王伟
学科分类:F0309
资助金额:285.00
项目类别:联合基金项目
2

带缆遥控水下机器人水动力数学模型与控制特性研究

批准号:10772068
批准年份:2007
负责人:吴家鸣
学科分类:A0904
资助金额:36.00
项目类别:面上项目
3

基于轴不变量的机器人动力学建模与力位控制

批准号:61673010
批准年份:2016
负责人:居鹤华
学科分类:F0306
资助金额:54.00
项目类别:面上项目
4

水下移动作业机器人的自主感知、导航与控制

批准号:U1713222
批准年份:2017
负责人:王硕
学科分类:F0306
资助金额:297.00
项目类别:联合基金项目