[发明专利]一种用于无人潜航器的浮心补偿装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于无人潜航器的浮心补偿装置及其使用方法，涉及无人潜航器技术领域。本发明包括浮力调节系统、姿态调节系统和自动控制系统；浮力调节系统由压载水舱、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、电磁阀D、水泵和过滤器组成；姿态调节系统包括调整机构、旋转机构、压载质量块和重心调节驱动电机；自动控制系统包括气压传感器、水深传感器、MEMS惯导、位置编码器、浮力调节软件、姿态调节软件、主控板软件和上位机软件。本发明通过采用波浪补偿算法，使无人潜航器在水面工作时可降低海浪对无人潜航器稳定性的干扰，同时采用浮心‑重心补偿算法，能够大大提高无人潜航器的移动速度，从而提升潜航器反应的即时性。

技术领域

本发明属于无人潜航器技术领域，特别是涉及一种用于无人潜航器的浮心补偿装置及其使用方法。

背景技术

无人潜航器作为深海探测与研究的重要工具，在探索、侦察等领域具有重要的作用。随着无人潜航器应用海域和海况的变化，对其灵敏度和稳性具有新的要求。

在无人潜航器从栅状管脱离上浮至水面过程中，水流与外壳的阻力和剪切应力会影响无人潜航器的运动方向和速度，从而会影响实际工作任务的准确性和即时性，不能很好的满足不同环境条件下的工作任务要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于无人潜航器的浮心补偿装置及其使用方法，其主要由浮力调节系统、姿态调节系统和自动控制系统三部分组成，主要是通过自动控制系统利用特定传感器经过软件调节无人潜航器的姿态和浮力调节系统，解决了无人潜航器作业过程中准确性和即时性较差，不能很好的满足不同环境条件下的工作任务要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种用于无人潜航器的浮心补偿装置，包括浮力调节系统、姿态调节系统和自动控制系统，所述自动控制系统用于对浮力调节系统和姿态调节系统的控制；所述浮力调节系统由压载水舱、电磁阀A、电磁阀B、电磁阀C、电磁阀D、水泵和过滤器组成；所述电磁阀A与电磁阀B之间以及电磁阀C与电磁阀D之间均连接有第一管路，所述电磁阀A与电磁阀C之间以及电磁阀B与电磁阀D之间均连接有第二管路；所述电磁阀A与电磁阀B之间的第一管路上连接有第三管路，所述第三管路与压载水舱连接；所述电磁阀C与电磁阀D之间的第一管路上连接有进出管路，所述过滤器设置于进出管路上；所述电磁阀A与电磁阀C之间的第二管路与电磁阀B与电磁阀D之间的第二管路之间连接有第四管路，所述水泵设置于第四管路上；所述姿态调节系统包括调整机构、旋转机构、压载质量块和重心调节驱动电机，所述调整机构用于实现无人潜航器俯仰的动作，所述旋转机构用于将无人潜航器从水平状态转变为竖直状态；所述自动控制系统包括气压传感器、水深传感器、MEMS惯导、位置编码器、浮力调节软件、姿态调节软件、主控板软件和上位机软件，所述气压传感器、水深传感器、MEMS惯导和位置编码器均与主控板软件电性连接，所述主控板软件与上位机软件电性连接；所述主控板软件与重心调节驱动电机电性连接，所述水泵以及各个电磁阀均与主控板软件电性连接。

优选地，所述气压传感器设置于压载水舱内的舱壁上。

优选地，所述调整机构和旋转机构均通过重心调节驱动电机进行驱动。

优选地，所述气压传感器用于将压载水舱中的水量信号传递至主控板软件；所述水深传感器用于将无人潜航器的水深信号传递至主控板软件；所述MEMS惯导用于将无人潜航器的姿态和速度信号传递至主控板软件；所述位置编码器用于将压载质量块的位置信号传递至主控板软件。

优选地，所述主控板软件用于将无人潜航器的各种参数和指标传递至上位机软件，所述上位机软件用于将控制指令传递至主控板软件。

一种用于无人潜航器的浮心补偿装置的使用方法，包括如下步骤：