郑荣
- 作品数：14 被引量：56H指数：5
- 供职机构：中国科学院更多>>
- 发文基金：中国科学院战略性先导科技专项国防基础科研计划中国人民解放军总装备部预研基金更多>>
- 相关领域：自动化与计算机技术交通运输工程机械工程天文地球更多>>
- AUV多域平台动态对接技术研究现状及展望
- 2023年
- 自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)在海洋工程、海洋科考以及军事活动中发挥着越来越重要的作用,能源补给和信息交换是影响AUV作业时长和作业效率的2个主要因素。受自身携带能源和水下环境的制约,AUV的能源补给和信息交换一般需将其回收至母船后进行。母船释放回收过程作业强度高、危险性大,极大限制了AUV的工程化应用。水下对接技术为AUV在水下完成能源补给和信息交换创造了条件,规避了AUV布放回收过程自动化程度低、风险高、隐蔽性差等问题,近年来成为水下机器人研究领域的热点。面向多海洋平台协同的动态水下对接技术受对接区域限制更少,对环境要求更低,在降低人员成本的基础上更具灵活性。在分析国内外动态水下对接技术在多类平台上应用情况的基础上,详细介绍一种AUV之间的水下动态对接系统,对其系统组成特点展开论述,并分析其湖上验证结果,总结动态水下对接技术在传感器数据处理、控制策略、抗水动力干扰等自主方面的关键技术,最后对整体技术的发展提出展望。
- 刘菲菲刘菲菲
- 关键词：水下航行器
- 无人水面艇自主部署自主水下机器人平台技术综述被引量：12
- 2020年
- 自主水下机器人(AUV)和无人水面艇(USV)作为组建海底空间站和观测网的重要工具,在近30年间,其相关技术蓬勃发展,逐步由单体控制向多海洋平台协同协作方向发展,其中利用USV自主布放回收AUV成为新的研究热点。综述了基于USV对AUV进行动态部署平台的最新进展;基于系统学观点从拖曳稳定性、拖曳动对接准确性和拖曳对接快速性3个方向来阐述USV部署AUV平台关键技术的研究和应用现状,总结了提高部署平台拖曳稳定性的措施,并对USV自主部署AUV平台的研究方向和研究重点进行了展望。
- 郑荣郑荣汤钟汤钟
- 关键词：自主水下机器人无人水面艇
- 长航时深海水下无人机器人主动式上浮抛载设计与实现被引量：1
- 2023年
- 从长航时深海自主水下机器人的应用背景出发,介绍了一种新型的主动式通电上浮抛载装置,该装置有别于较为通用的断电抛载模式,采用三级递进式的上电抛载机构设置,在节约深海AUV宝贵电能的同时,可满足抛载装置高可靠性的要求。文中从技术难点、结构组成、工作原理及仿真分析计算4个方面展开阐述,并提出不同工作深度的深海AUV浮力状态计算和抛载质量设计方法,最后对抛载装置在设计上的注意事项及其应用前景进行了总结。
- 刘菲菲刘菲菲
- 关键词：水下机器人长航时
- AUV接驳装置悬浮平衡分析与配重优化设计被引量：2
- 2022年
- 为了保证用于对接回转型自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)的开合式接驳装置处于水下单点系泊悬浮状态时的平衡与稳定,须对其进行配重优化设计。通过对开合对接机构的位移分析,获得接驳装置体重心和浮心位置的变化范围;基于静力学理论,建立并分析重心、浮心和拖点的相对位置与接驳装置悬浮平衡纵倾角的关系。为了使接驳装置悬浮平衡纵倾角及其波动幅值小,及配重后接驳装置的质量最小,建立AUV接驳装置配重优化模型,并采用序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)方法对配重铅块、浮力材的特征尺寸和拖点位置等配重参数进行优化设计。通过接驳装置单点系泊悬浮实验,验证了优化配重后接驳装置满足设计要求。研究结果表明:相比自由拖架形式,采用固定拖架形式可以增大拖点与重心之间的垂向距离,非常有利于装置的水下悬浮平衡;相比经验配重设计,优化配置后装置总质量约减小了13.4 kg,悬浮平衡纵倾角波动幅值约减小90.68%,稳心高约增加7.63 mm,配重优化后AUV接驳装置系泊悬浮平衡状态良好。配重优化模型的建立及分析结果对水下接驳拖体的衡重设计及其拖架方案设计具有一定的指导意义。
- 辛传龙郑荣郑荣任福琳
- SVR辅助SINS-DVL的水下机器人组合导航方法被引量：2
- 2020年
- 多普勒计程仪(DVL)在水下导航系统应用越来越广泛。当海底环境发生变化时,DVL会发生数据刷新频率不稳定,数据无效等情况。为了提高导航的可靠性,本文提出了一种变训练集的SVR回归方法,对DVL的数据进行预测。根据水下机器人的速度变化率和加速度变化率调节训练集大小。把捷联惯导(SINS)的东向和北向速度作为输入,DVL东向和北向速度作为输出对模型进行训练。根据SINS的数据输出频率,选取合适的预测数据输出频率进行仿真。仿真发现算法有效地提高了SINS/DVL组合导航的精度,并在DVL数据无效时,有效地抑制误差,提高导航系统的稳定性。
- 魏奥博郑荣
- 关键词：SVR组合导航
- AUV水下对接系统设计与接驳控制方案研究被引量：4
- 2021年
- 为了实现自主水下机器人(autonomous underwater vehicle,AUV)稳定、准确、高效地完成水下对接,提出一种导向罩开合式水下对接装置。针对该装置对接结构的特征所决定的AUV入坞运动的控制要求,考虑到在入坞阶段前向运动起主导作用,分别建立了在静对接、悬浮对接和拖曳动对接三种应用场景下AUV对接系统的动力学仿真模型,重点分析了AUV对接系统在对接时受到的水动力和碰撞力。基于ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical system,机械系统动力学自动分析)和控制仿真软件MATLAB/Simulink联合搭建的水下对接仿真系统,进行在不同接驳控制方案下静对接、悬浮对接和拖曳动对接效果的仿真分析与对比。分析结果表明:在位置-速度闭环控制下,对接能耗、碰撞次数和最大碰撞力均为最小,对接耗时比传统的位置闭环控制减少约50%;在拖曳动对接场景下,在位置-速度闭环控制下对接系统实现了良好的变速跟踪,有利于AUV快速对接。该AUV水下对接系统适用于不同的对接场景,方便无人艇搭载并对AUV进行布放与回收,有利于革新海洋无人系统跨域协同作业模式。
- 辛传龙郑荣郑荣
- AUV接驳系统水下系泊悬浮运动建模与分析
- 2024年
- 水下对接是自主水下航行器(AUV)能量补充和数据交换的关键技术,为提升对接成功率,针对拖曳式导向罩对接方法进行改进,设计了一种新型开合式接驳装置。分析该装置是否满足对接要求,本文基于机构质心位移分析和Newton-Euler动力学理论建立具有变质心特性的接驳装置水下六自由度运动模型,系绳简化为一变刚度——阻尼轻质弹簧模型,结合系绳运动和受力边界条件建立系统缆-体耦合运动模型;并使用CFD软件STARCCM+对系泊悬浮接驳系统建立动态仿真模型。通过拖曳实验验证2种方法的有效性,其中仿真结果与实验数据的相关性更好,相关性系数最高时可达0.936 7。最后利用动态仿真模型详细分析外界水流和波浪干扰以及接驳装置拖点变化、导向罩开合对接驳装置运动状态的影响,波浪幅值不宜超过0.2 m,拖曳架固定时接驳装置更有利,导向罩开合时对接驳装置的姿态角影响较小,对其位置的变化影响较大。
- 谭桦辛传龙郑荣
- 关键词：自主水下航行器
- 水下拖曳体自主布放回收装置设计与研究被引量：3
- 2020年
- 为了保证搭载于水面无人艇(Unmanned Surface Vehicle)的水下拖曳体(Underwater Towed Vehicle)能够正常工作,并且能够自主布放和回收水下拖曳体,设计了一种基于无人水面艇的水下拖曳体自主布放回收装置。该装置主要包括绞车、液压系统、滑台、滑轨、起升架以及其他辅助机构,通过液压驱动绞车实现缆绳的收放,通过液压缸驱动起升架、滑轨和滑台实现3级布放回收。整套装置采用液压驱动,滑道式布放回收,该自主布放回收装置可靠性高,占用甲板空间小,满足无人条件下作业,提高了工作效率,工程应用价值高。
- 宋涛宋涛郑荣
- 关键词：水面无人艇液压系统
- AUV浮力调节装置的设计及试验被引量：3
- 2021年
- [目的]自主式水下航行器(AUV)在使用过程中受不同水域密度差异的影响,需相应计算和调整其配平状态及控制参数,而增加浮力调节装置可以使AUV具备更好的自主调节能力,适应更多的应用场景。[方法]基于可变体积原理,设计一种采用油囊吸排油方法的浮力调节装置,实现双向定量传油,通过改变外油囊体积来调节AUV的浮力状态。[结果]水池性能测试及搭载AUV湖试的结果表明,所设计的浮力调节装置可以辅助AUV在水中完成定深悬停、航行下潜等功能,实现了在51 m深的湖底成功着陆,原地完成90 h低功耗坐底观测。[结论]试验证明了浮力调节装置工作的有效性,为提高AUV使用效能、扩展应用范围提供了可能性。
- 李默竹郑荣郑荣郑荣
- 关键词：自主式水下航行器
- 基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究被引量：10
- 2019年
- 结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验,对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究。在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上,建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型,通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化,验证仿真模型的有效性。从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典型导向结构的导向能力,分析对比仿真结果,对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩。多次仿真发现:在AUV入坞姿态相同条件下,S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100cm,比凸形罩提高20cm;S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°,比凸形罩降低1°;但S形罩产生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降,调整AUV运动趋势效果明显改善。在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验,结果表明S形罩的导向性能有明显改善。
- 国婧倩郑荣郑荣
- 关键词：自主水下机器人ADAMS仿真试验验证
