简述水下机器人定深控制回路的基本工作原理

发布网友发布时间：2022-04-22 14:57

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热心网友时间：2023-10-19 04:31

水下机器人运动控制的主要参数是深度，高度，航行速度，航向角及位置等。水下机器人任意一个自由度的运动都和其它自由度运动有关，也就是数在6个自由度之间存在交叉耦合，这也是水下机器人控制的主要难点之一。大多数情况下，为了讨论问题方便，又不是问题复杂化，假设水下机器人在垂直面和水平面之间的耦合很小，可以忽略不计，分别考虑垂直面和水平面运动，因为机器人的最基本运动方式是保持或改变航向，保持或改变深度。改变航向时，其重心在水平面内运动；改变深度时，其重心在垂直面内运动。此处，对高度，航行速度，航向角及位置参数采用单回路闭环控制，而不考虑各自由度之间的耦合。
在不同的水下机器人中，需要实现闭环控制回路的数量是不一样的。一般说来，深度回路，高度回路和航向角回路需要闭环控制，这些闭环回路简称自动定深，自动定高和自动定向。此外，在某些机器人中，距离闭环回路（水下机器人相对目标的距离，也称自动定距）和位置闭环回路（也称自动定位）也需要闭环控制。
水下机器人控制回路的一个重要指标是控制精度。它指回路输出复现给定值的精确程度。而水下机器人的控制精度在很大程度上取决于传感器。目前，自动定深的精度可达到深度的0.1%-0.2%；自动定向的精度可以达到1－2度。
水下机器人常用的测速元件是计程仪。计程仪有两种，一是涡轮式计程仪，另一个是多普勒计程仪。前者主要适用于海流很小的场合，如深海和海底，它给出的是水下机器人载体相对于海水的速度；在海流较大的场合，涡轮式计程仪输出值是机器人相对于海流的速度。涡轮式计程仪的缺点是精度低，死区大。而多普勒计程仪测速精度一般高于涡轮计程仪，它利用声学测速原理测量水下机器人相对于海底的速度，对速度积分后就可以得到行程。