基于非奇异终端滑模的液压型ROV运动控制研究

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作者 李亚昆 韩旭 +2 位作者 咸婉婷 白涛 韩云涛 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第S1期26-31,共6页

根据作业型水下机器人(ROV),研究了ROV推进器控制系统的设计方案及其运动控制方法。设计的控制系统主要由液压推进系统和伺服阀控制电路两部分组成。建立了ROV的水平面三自由度运动系统的运动学和动力学模型,并对模型进行简化。针对ROV... 根据作业型水下机器人(ROV),研究了ROV推进器控制系统的设计方案及其运动控制方法。设计的控制系统主要由液压推进系统和伺服阀控制电路两部分组成。建立了ROV的水平面三自由度运动系统的运动学和动力学模型,并对模型进行简化。针对ROV水平面运动位置定位误差不能在有限时间收敛为零的问题,设计合适的非奇异终端滑模面函数以及控制器,并加入自适应控制率对参数进行实时调整,通过李亚普诺夫函数分析控制系统的稳定性。同时,引入饱和函数有效的削弱了抖振的现象。最后将设计控制模型进行仿真,仿真结果证明了所提出的控制方法能够克服系统外部干扰,具有良好的鲁棒性和稳定性。 展开更多

关键词 电液控制 作业型水下机器人 非奇异终端滑模 运动控制系统

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ROV型深海采矿车动力学建模及路径跟踪控制研究

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作者 陈昱衡 张海成 +2 位作者 邹伟生 李煜 徐道临 《动力学与控制学报》 2025年第2期30-37,共8页

本文针对传统深海采矿系统中履带车操作稳定性差的瓶颈问题,研究了一种新型的遥控水下机器人(ROV)型深海采矿系统,其中ROV型深海采矿车取代了传统的履带式深海采矿车.ROV型深海采矿车由一个ROV和一个采矿机器人(MRT)组成.首先,假设ROV... 本文针对传统深海采矿系统中履带车操作稳定性差的瓶颈问题,研究了一种新型的遥控水下机器人(ROV)型深海采矿系统,其中ROV型深海采矿车取代了传统的履带式深海采矿车.ROV型深海采矿车由一个ROV和一个采矿机器人(MRT)组成.首先,假设ROV保持固定深度拖曳MRT,通过类比自行车模型,以此建立了ROV型采矿车的动力学模型.其次,提出了一种分层路径跟踪控制策略,基于ROV型采矿车的运动学模型,设计了线性模型预测控制器(LMPC)以计算收敛MRT路径跟踪偏差的虚拟控制律,下层PID控制器计算响应虚拟控制律的ROV控制输入.最后,通过数值模拟初步验证了分层路径跟踪控制策略的可行性. 展开更多

关键词 深海采矿 rov型深海采矿系统 动力学建模 路径跟踪控制

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ARM与Linux在深海ROV控制系统的应用 被引量：2

3

作者 冯迎宾 李智刚 李瑞云 《测控技术》 CSCD 北大核心 2012年第9期41-44,50,共5页

利用ARM处理器功耗低、速度快等特点,采用耐压电子技术,设计了深海ROV下位机控制系统,有效地解决了随ROV下潜深度增大电子舱体积增大的问题。详细介绍了控制系统软、硬件设计方法。系统采用耐压电子技术设计,抗压能力强、性能可靠、速度... 利用ARM处理器功耗低、速度快等特点,采用耐压电子技术,设计了深海ROV下位机控制系统,有效地解决了随ROV下潜深度增大电子舱体积增大的问题。详细介绍了控制系统软、硬件设计方法。系统采用耐压电子技术设计,抗压能力强、性能可靠、速度快,在深海ROV有良好的应用前景。 展开更多

关键词 rov 控制系统 ARM LINUX

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“海马”号4500米级ROV系统研发历程 被引量：17

4

作者 连琏 马厦飞 陶军 《船舶与海洋工程》 2015年第1期9-12,共4页

作为国家863计划重点项目＂4500米级深海作业系统＂的主要研究成果,＂海马＂号4500米级无人遥控潜水器（ROV）于2014年2~4月在南海成功完成了海试。＂海马＂号是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4500m,主要作业功能是进... 作为国家863计划重点项目＂4500米级深海作业系统＂的主要研究成果,＂海马＂号4500米级无人遥控潜水器（ROV）于2014年2~4月在南海成功完成了海试。＂海马＂号是我国自主研发的第一套大深度ROV系统,最大工作水深4500m,主要作业功能是进行海底探测、取样以及其他水下作业。＂海马＂号的研发和海试成功是我国海洋技术领域继＂蛟龙＂号后的又一个标志性成果。介绍了＂海马＂号ROV的立项背景、研究目标、系统组成、总体技术性能和功能及其研发历程和海试情况。 展开更多

关键词 “海马”号rov 系统构成 海试 研发启示

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基于虚拟现实的ROV辅助控制系统设计 被引量：4

5

作者 葛新 郭威 《机械设计与制造》 北大核心 2012年第11期91-93,共3页

为解决遥控水下机器人(ROV)"盲操纵"的问题,ROV辅助控制系统利用虚拟现实技术,在虚拟的三维深海环境中模拟显示真实ROV载体在深海中的运动状态与运动轨迹。ROV操纵员利用该系统可方便地控制ROV载体,使ROV能够更加安全可靠的工... 为解决遥控水下机器人(ROV)"盲操纵"的问题,ROV辅助控制系统利用虚拟现实技术,在虚拟的三维深海环境中模拟显示真实ROV载体在深海中的运动状态与运动轨迹。ROV操纵员利用该系统可方便地控制ROV载体,使ROV能够更加安全可靠的工作,从而结束了"盲操纵"ROV的方式。 展开更多

关键词 遥控水下机器人 辅助控制系统 虚拟现实 盲操纵

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水下作业型ROV定深控制系统的设计 被引量：8

6

作者 魏延辉 张皓渊 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2016年第8期898-903,共6页

根据水下作业型机器人(remotely operated vehicle,ROV)作业任务需要,研制了自动定深控制系统及其控制方法。设计的ROV定深控制系统主要由深度传感器及检测系统、推进器控制分配器、姿态检测系统和中心处理器组成。建立了水下作业型ROV... 根据水下作业型机器人(remotely operated vehicle,ROV)作业任务需要,研制了自动定深控制系统及其控制方法。设计的ROV定深控制系统主要由深度传感器及检测系统、推进器控制分配器、姿态检测系统和中心处理器组成。建立了水下作业型ROV的运动学数学模型,并进行了单自由度解耦。根据ROV控制系统特点设计了模糊比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制方法。通过仿真实验和实际试验验证,所研制的控制系统性能可靠,可实现ROV的深度自动控制。 展开更多

关键词 水下作业型机器人 控制系统 定深控制 模糊比例积分微分

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一种自带能源的观察型ROV控制体系结构 被引量：3

7

作者 杨申申 沈明学 王璇 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2009年第4期71-74,共4页

介绍一种自带能源的观察型微细光缆遥控潜水器控制系统的结构和组成.FROV自身携带锂离子电池用于水下系统的供电,同时采用细光缆进行水下、水面系统的通讯.FROV具有水下机动性较好,活动范围较大等特点.

关键词 遥控潜水器 微细光缆 控制系统

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遥控水下机器人(ROV)分布式控制体系结构 被引量：1

8

作者 谢俊元 《船舶力学》 EI 1997年第2期61-70,共10页

本文阐述了我国自行研制的600米水深作业型缆控水下机器人（ROV）Bitbus（位总线）分布式控制系统的硬件结构和软件体系。本遥控水下机器人（ROV）经水池及海上试验，技术性能指标完全达到研制要求。它的航行性能及作业能力达到或超过... 本文阐述了我国自行研制的600米水深作业型缆控水下机器人（ROV）Bitbus（位总线）分布式控制系统的硬件结构和软件体系。本遥控水下机器人（ROV）经水池及海上试验，技术性能指标完全达到研制要求。它的航行性能及作业能力达到或超过了国际同类产品。位总线分布式控制系统的采用大大增强了显控系统的能力． 展开更多

关键词 rov 分布式控制系统 水下遥控设备 硬件软件

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观测级ROV半实物仿真系统研究与实现 被引量：2

9

作者 倪昱 苏涛 +1 位作者 孙功武 李新光 《舰船科学技术》 北大核心 2021年第19期57-60,共4页

为了将ROV虚拟仿真技术更好地应用于系统验证,建立ROV半实物仿真系统的架构,并研发了观测级ROV半实物仿真系统。研究和实现了基于Modelica语言的ROV运动仿真和基于Unity3D引擎的ROV视景仿真,其物理模型和视景模型具有较好的可重用性和... 为了将ROV虚拟仿真技术更好地应用于系统验证,建立ROV半实物仿真系统的架构,并研发了观测级ROV半实物仿真系统。研究和实现了基于Modelica语言的ROV运动仿真和基于Unity3D引擎的ROV视景仿真,其物理模型和视景模型具有较好的可重用性和扩展性。研究了ROV定向定深控制方法,并通过仿真实验进行了验证。本文提出的基于OPC UA协议的系统架构,降低了半实物仿真软件系统的耦合性,可有效提高集成测试的效率。 展开更多

关键词 半实物仿真系统 rov 运动控制 视景仿真

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遥控水下机器人(ROV)分布式控制系统

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作者 谢俊元 许广清 《机器人》 EI CSCD 北大核心 1997年第5期372-377,共6页

本文阐述了我国自行研制的６００ｍ水深作业型缆控水下机器人（ＲＯＶ）Ｂｉｔｂｕｓ（位总线）分布式控制系统的硬件结构和软件体系

关键词 rov 分布式控制系统 水下机器人

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基于AT91RM9200的7000m微型ROV控制系统设计

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作者 黄兴龙 李智刚 +1 位作者 孙凯 秦宝成 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第5期21-23,共3页

设计了一种适用于自带能源的7000m深海微型ROV的嵌入式水下控制系统。该系统是7000米微型ROV的核心部件,采用AT91RM9200芯片作为中央处理器,扩展各种传感器和功能部件完成ROV的监控和与上位机之间的实时通讯。采用功耗低、集成度高的电... 设计了一种适用于自带能源的7000m深海微型ROV的嵌入式水下控制系统。该系统是7000米微型ROV的核心部件,采用AT91RM9200芯片作为中央处理器,扩展各种传感器和功能部件完成ROV的监控和与上位机之间的实时通讯。采用功耗低、集成度高的电子元件来搭建出一种功耗低、尺寸小、简单可靠且能满足这种ROV运行环境的控制系统;采用耐压电子技术,控制系统能够稳定地在70MPa的压力下工作。 展开更多

关键词 7000m微型无人潜水器 控制系统 AT91RM9200 耐压设计

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7000米微型ROV耐压控制系统研究与试验 被引量：2

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作者 袁宗轩 李智刚 +1 位作者 孙凯 秦宝成 《微计算机信息》 2010年第10期29-31,共3页

为搭建7000米微型ROV耐压控制系统,本文设计了一套从元件、模块到系统循序渐进的压力试验方案,其可行性在实践中得到了验证。随后的压力试验证明:大多数现有的电子元件在7000米深海压力下工作正常,只有少数薄壁空腔结构的元件不能承压,... 为搭建7000米微型ROV耐压控制系统,本文设计了一套从元件、模块到系统循序渐进的压力试验方案,其可行性在实践中得到了验证。随后的压力试验证明:大多数现有的电子元件在7000米深海压力下工作正常,只有少数薄壁空腔结构的元件不能承压,需要经过特殊处理才能使用。对于这样的元件,采取相应的保护措施,排除了若干技术障碍,有效解决了微型ROV电子设备的耐压问题,为耐压控制系统的设计和实现奠定了基础。 展开更多

关键词 7000米微型无人潜水器 耐压控制系统 压力测试 电子元件保护

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基于Arduino的小型浅水作业ROV研制

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作者 范涛 崔晓华 +3 位作者 任福深 王克宽 胡庆 杨雨潇 《石油机械》 北大核心 2018年第8期37-42,共6页

针对小型ROV在近海平台等浅水环境顶流作业能力差和运动控制难的问题,研制开发了基于Arduino的小型浅水作业ROV精灵号,提出以Arduino mega 2560作为核心控制器的控制系统架构,同时采用小体积大推力推进器,提高ROV本体顶流作业能力。以Ar... 针对小型ROV在近海平台等浅水环境顶流作业能力差和运动控制难的问题,研制开发了基于Arduino的小型浅水作业ROV精灵号,提出以Arduino mega 2560作为核心控制器的控制系统架构,同时采用小体积大推力推进器,提高ROV本体顶流作业能力。以Arduino为核心,进行上层指令系统和底层运动系统的搭建并通过串口通信方式建立上下系统通信。设计了浅水作业ROV的机械结构,建立了精灵号ROV的动力学模型,采用PID进行艏向运动控制,并进行了系统仿真。系统联调和水池试验结果表明了以Arduino为核心的精灵号浅水ROV控制系统设计的可行性,同时验证了推力矢量合成的实际效果。该ROV的研制对于其他微小便携式机器人,尤其是小型ROV的开发具有参考意义。 展开更多

关键词 浅水 近海平台 rov 控制系统 ARDUINO

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ROV仿真平台技术研究 被引量：1

14

作者 杜凯冰 刘浩平 田招招 《控制与信息技术》 2024年第5期66-71,共6页

遥控有缆机器人(ROV)在海洋资源开发、管道/线缆铺设中发挥着重要作用,但其海洋实验成本高昂,且要求操作员具有丰富的操作经验。为辅助培训ROV操作员并提高ROV实验效率,文章设计了一种硬件在环、具有三维可视化功能的仿真平台,其既可直... 遥控有缆机器人(ROV)在海洋资源开发、管道/线缆铺设中发挥着重要作用,但其海洋实验成本高昂,且要求操作员具有丰富的操作经验。为辅助培训ROV操作员并提高ROV实验效率,文章设计了一种硬件在环、具有三维可视化功能的仿真平台,其既可直接与现场应用的ROV控制系统连接进行软件测试与功能验证,又可以直接用于操作员培训。该平台通过ROV物理模型和ROV数学模型等模拟实物ROV,并在虚拟视景中构建ROV运动场景、在虚拟环境中模拟ROV作业。基于ROV数学模型,其计算ROV运动数据并将运动数据信息传递到ROV三维模型进行动态显示,同时将实时运动信息反馈给ROV控制系统。结合水池实验中ROV速度随推进器转速变化的实验数据,文章对比分析了实验数据与仿真平台计算数据。结果表明,该仿真平台能有效代替实物实验并辅助ROV操作员培训,可大大节省培训与实验成本,提升ROV操作员培训效率。 展开更多

关键词 遥控有缆机器人(rov) 仿真平台 rov控制系统 硬件在环 rov模型

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简述XLX ROV的ICE控制系统及其应用

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作者 赵梦醒 蔡诗特 《化工管理》 2024年第35期120-123,共4页

文章主要讲述了一款全球主流使用重工作级XLX ROV的ICE(integrated controls engine)控制系统信号的传输方式,介绍了该系统内各模块的运作方式、作用及内部联系。此外,文中详细介绍了指令如何从水上传递至水下进而控制ROV的动作,文中还... 文章主要讲述了一款全球主流使用重工作级XLX ROV的ICE(integrated controls engine)控制系统信号的传输方式,介绍了该系统内各模块的运作方式、作用及内部联系。此外,文中详细介绍了指令如何从水上传递至水下进而控制ROV的动作,文中还结合实际应用中的案例分析了其在应用中的众多优缺点。 展开更多

关键词 XLX rov ICE 控制系统 自动化

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ROV扭矩工具液压监测系统研究

16

作者 任广新 余华强 +1 位作者 王献峰 张景行 《石油矿场机械》 CAS 2023年第6期17-28,共12页

ROV扭矩工具是海洋油气工程中水下生产系统常用的维修安装工具之一,其适应性与稳定性直接影响水下生产系统维修安装的效率与安全。目前国内对ROV扭矩工具的研究还处于认识和操作的基础阶段,核心技术还无法突破。结合API及ISO13628-8相... ROV扭矩工具是海洋油气工程中水下生产系统常用的维修安装工具之一,其适应性与稳定性直接影响水下生产系统维修安装的效率与安全。目前国内对ROV扭矩工具的研究还处于认识和操作的基础阶段,核心技术还无法突破。结合API及ISO13628-8相关标准,设计了ROV扭矩工具的液压监控系统;然后建立液压马达回路数学模型,得到液压马达回路传递函数方框图;最后采用Matlab和AMESim两款软件对液压马达回路进行仿真和对比。采用AMESim软件对锁紧和换挡液压缸回路进行建模仿真,得到三个回路的输出曲线,通过分析,液压马达回路两个仿真结果具有较好一致性,数学模型准确无误,锁紧和换挡液压缸回路满足系统工作要求。仿真结果表明:设计的液压监控系统满足工程需要,可为ROV扭矩工具核心技术突破提供一定的技术参考。研究成果对我国ROV扭矩工具的国产化研究有一定的指导意义。 展开更多

关键词 rov扭矩工具 水下生产系统 液压控制系统 数学模型 AMESIM仿真

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一种深海作业级ROV用电控负载敏感液压系统 被引量：1

17

作者 于会民 刘可安 张定华 《控制与信息技术》 2020年第3期14-17,32,共5页

针对传统负载敏感液压系统因负载油路长产生沿程压力损失而导致控制偏差的问题,设计了一种电控负载敏感液压系统;为兼容深海作业级遥控潜水器(ROV)推进系统和工具系统各自的特殊需求,该系统分别设计了电控负载敏感模式和电控恒压模式。... 针对传统负载敏感液压系统因负载油路长产生沿程压力损失而导致控制偏差的问题,设计了一种电控负载敏感液压系统;为兼容深海作业级遥控潜水器(ROV)推进系统和工具系统各自的特殊需求,该系统分别设计了电控负载敏感模式和电控恒压模式。对所设计的液压系统进行建模,仿真结果表明该系统响应快、控制精度高,系统输出流量从0增至目标值仅需0.17 s,在负载波动±30%的情况下系统输出流量的波动值仅1.51%,可以满足ROV对液压系统控制多样性的要求。 展开更多

关键词 遥控潜水器(rov) 液压系统 负载敏感模式 电控恒压模式

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基于ROS的遥控水下机器人建模与仿真 被引量：1

18

作者 龚利文 周焕银 +1 位作者 李明桂 黄佳豪 《机电工程技术》 2025年第7期124-130,共7页

为探讨利用虚拟仿真技术进行ROV开发的方法及其在海洋作业环境中的应用潜力。考虑到在真实物理系统上进行开发和实验的高成本和风险,提出基于与ROS兼容的Gazebo环境模拟器为基础,通过仿真平台验证ROV在复杂水下环境中的运动控制效果,从... 为探讨利用虚拟仿真技术进行ROV开发的方法及其在海洋作业环境中的应用潜力。考虑到在真实物理系统上进行开发和实验的高成本和风险,提出基于与ROS兼容的Gazebo环境模拟器为基础,通过仿真平台验证ROV在复杂水下环境中的运动控制效果,从而为实际应用提供理论和实验基础。选取了UUV_Simulator开源项目中的RexROV作为研究对象,并利用Gazebo模拟器构建虚拟海洋仿真环境,通过URDF文件与外部导入法在ROS建立ROV模型与仿真环境相集成。在此基础上,嵌入非线性PID控制器,以模拟ROV在复杂海洋环境中的运动控制行为。通过设置两组测试对ROV在虚拟海洋环境下的运动作业进行评估,实验结果展示了控制算法在复杂水下环境中的准确性和仿真平台在模拟机器人行为方面的可靠性。具体而言,实验表明仿真平台能够有效预测ROV的运动及其在复杂海洋环境中的行为响应,从而为真实海洋作业中的ROV行为预测和性能优化提供了理论基础和实验依据。 展开更多

关键词 仿真建模 ROS rov Gazebo 非线性PID控制

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腹部作业型水下机器人控制系统研制 被引量：18

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作者 张玮康 王冠学 +2 位作者 徐国华 刘畅 申雄 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2017年第2期124-132,共9页

[目的]针对无人水下机器人(UUV)的回收任务要求,研制开发一台新式腹部作业型水下遥控机器人(ROV)。腹部作业型ROV不同于一般依赖机械手作业的传统ROV,其通过腹部作业机构完成与UUV的水下对接及回收。[方法]介绍腹部作业型ROV的系统组成... [目的]针对无人水下机器人(UUV)的回收任务要求,研制开发一台新式腹部作业型水下遥控机器人(ROV)。腹部作业型ROV不同于一般依赖机械手作业的传统ROV,其通过腹部作业机构完成与UUV的水下对接及回收。[方法]介绍腹部作业型ROV的系统组成及原理,提出一种以一体化工业加固计算机为水面监控单元,PC104嵌入式工业控制计算机为水下主控单元,各驱动板为驱动单元的控制系统架构。同时建立腹部作业型ROV的动力学模型,并设计水平面定向控制的H∞鲁棒控制器。[结果]单项试验、系统联调及水池试验表明,腹部作业型ROV控制系统具有良好的实时性和可靠性,能够满足UUV回收任务的要求。[结论]该架构和算法对于其他移动机器人、无人机、仿生机器人的控制系统开发均具有参考意义。 展开更多

关键词 腹部作业型水下遥控机器人 控制系统 PC104 H∞鲁棒控制

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