深海剖面浮标结构与控制系统设计和定深控制策略研究

发布时间：2025-05-08 03:34

　　海洋占地球表面积的70%以上,蕴藏着各类资源。海洋立体监测系统是人类了解海洋、探索海洋、监测海洋的有效途经,对于合理开发与利用海洋,加快海洋科学研究,预防海洋自然灾害具有极其重要的意义。深海自持式剖面浮标作为海洋立体观测系统的重要组成部分,可以在各种环境条件下实现全天的自动监测,使全球海洋水下连续、长期观测成为了可能。自中国加入全球“Argo计划”以来,我国自持式剖面浮标技术得到不断发展,但与国外的技术相比还存在很大的差距,这种差距主要体现在下潜深度不够,运行的剖面数较少及定深控制技术缺乏等方面。因此,本文针对自持式剖面浮标的结构与控制系统和定深控制策略进行了研究,主要工作内容如下:首先,设计了深海4000米自持式剖面浮标的机械结构和控制系统,通过浮力调节机构改变标体密度,进而实现浮标的上浮和下潜运动,即剖面运动。利用浮标样机在南海某海域进行相关试验,下潜深度可达3550米,验证了深海自持式剖面浮标结构和控制系统设计方案的合理性。相关的实验数据为后续动力学模型的建立提供了参考。其次,基于所设计的浮标浮力调节机构原理,分析了深海自持式剖面浮标的运动过程,在考虑海水密度非均匀变化的情况下,建...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 自持式剖面浮标国外研究现状
        1.2.2 自持式剖面浮标国内研究现状
        1.2.3 国内外定深控制研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 深海自持式剖面浮标系统设计
    2.1 引言
    2.2 总体功能及设计目标
    2.3 深海自持式剖面浮标的组成结构
    2.4 深海自持式剖面浮标的机械结构
        2.4.1 深海高压油泵系统
        2.4.2 深海高压气动系统
    2.5 深海自持式剖面浮标的控制系统
        2.5.1 甲板控制系统
        2.5.2 水下控制系统
    2.6 本章小结
第3章 深海自持式剖面浮标动力学模型建立
    3.1 引言
    3.2 深海自持式剖面浮标的运动流程
    3.3 深海自持式剖面浮标动力学分析
        3.3.1 深海自持式剖面浮标受力分析
        3.3.2 深海自持式剖面浮标动力学参数分析
        3.3.3 深海自持式剖面浮标动力学方程建立
    3.4 深海自持式剖面浮标动力学模型仿真
    3.5 本章小结
第4章 深海自持式剖面浮标定深控制策略研究
    4.1 引言
    4.2 深海自持式剖面浮标的传统PID定深控制
        4.2.1 PID定深控制器的设计
        4.2.2 仿真实验
    4.3 深海自持式剖面浮标的双闭环模糊PID定深控制
        4.3.1 模糊控制器的设计
        4.3.2 模糊PID定深控制器的设计
        4.3.3 仿真实验
    4.4 本章小结
第5章 深海自持式剖面浮标系统实验
    5.1 引言
    5.2 深海自持式剖面浮标单元实验
        5.2.1 深海自持式剖面浮标打压实验
        5.2.2 浮力驱动单元实验
        5.2.3 深海自持式剖面浮标高低温实验
        5.2.4 深海自持式剖面浮标通讯实验
    5.3 深海自持式剖面浮标水域功能试验
        5.3.1 深海自持式剖面浮标水池实验
        5.3.2 深海自持式剖面浮标湖试试验
    5.4 深海自持式剖面浮标南海海域剖面功能试验
    5.5 本章小结
第6章 全文总结
    6.1 结论
    6.2 工作展望
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢



本文编号：4044254