集系统、浮力调节系统、推进系统、深度控制器、大深度水 下潜器浮力模型等五个部分：深度数据采集系统由深度计、高度计、盐深传感器和惯性系统 共同对自主式水下潜器的深度信息进行采集，经过信息采集系统的信号同步和融合，提取 出潜器的深度信息，分别传送到深度控制器和浮力模型；浮力调节系统用于调节水下潜器 的浮力，实现定深状态下的潜器的浮力和重力相等，保证潜器的高精度定深控制；推进系 统由水平推进器、垂直推进器和调节舱组成，为自主式水下潜器提供前进和下潜的动力； 深度控制器根据自主式水下潜器的中屯、控制器传送的深度控制指令，比较深度信息采集系 统传送的深度信息，同时依据浮力模型计算出的潜器浮力信息进行综合计算和控制，将计 算出的深度控制指令发送给浮力调节系统和自主式水下潜器的动力控制系统，实现深度控 审IJ;大深度水下潜器浮力模型依赖海洋的不同深度的盐度、压力、溫度，根据实际经验数据 建立潜器的浮力模型，为水下潜器的深度控制提供详尽的参数。本发明还提供快速、精确深 度组合控制方法。
[0027] 深度控制装置由潜器的水平主推进器、垂直推进器和水平翼、垂直舱、浮力调节系 统组成。水下自主潜器的外形W流线型为主，在前进方向运动阻力很小，能够保证水平推进 器W最大的效率前进，保证前进方向的阻力很小，而在其它方向如上浮、下潜的运动阻力较 大，因此采用水平推进器和调节舱的组合能够保证潜器W最快速度上浮和下潜。由于潜器 在垂直方向的运动阻力较大，单纯依赖垂直推进器潜器的下潜速度相对较慢。浮力调节系 统则是通过调节潜器的浮力实现潜器的深度控制，因此采用该方式控制深度的速度最慢， 但是其控制进度较高，特别在静止悬浮状态下，可无须动力实现深度伺服，用于潜器深度位 置的微调和伺服控制。
[0028] 深度控制的差值较大时，采用潜器下潜速度最快的方式，即水平推进器与调节舱 进行组合的形式，快速控制潜器下潜。在该阶段采用最为简单的PID控制方式，在深度误差 较大时，使得推进系统输出最大，w最快的速度向目标深度运动。
[0029] 当潜器到达距离设定深度10米左右时，调整潜器姿态，控制潜器的俯仰角为零， 然后控制垂直推进器，使潜器W中速下潜。该阶段采用滑模控制方式，接近目标深度。
[0030] 当潜器距离目标深度1米范围时，关闭垂直推进器，通过浮力调节系统，使潜器慢 慢接近目标深度，直到到达目标深度并伺服在该深度，该阶段采用模糊自适应控制方法，接 近目标深度或伺服该深度。
[0031] 浮力调节系统由油箱、动力累、Ξ个电磁阀、Ξ个油囊组成。其中油箱、动力累和上 个电磁阀在密封舱中，Ξ个油囊分别布置在潜器腊端、紳端和艇端。当潜器需要浮力调节系 统提供浮力时，动力累工作将油箱中的油传递到Ξ个电磁阀端，深度控制系统打开电磁阀， 将油充入到油囊中，油囊体积变大，进而增加潜器的浮力，当浮力达到要求，关闭电磁阀，同 时关闭动力累，潜器的浮力就维持在定值；当潜器需要浮力调节系统减少浮力时，打开电磁 阀，动力累工作，将油囊中的油传递到油箱中。无论在下潜还是上浮过程中，动力累的速度 可W控制，进而控制油囊中的油可控制性变化，避免快速变化带来的系统失速和失稳。
[0032] 本发明适用于大深度、长航时的自主式水下潜器，分为深度数据采集系统、浮力调 节系统、推进系统、深度控制器、大深度水下潜器浮力模型等五个部分：深度数据采集系统 由深度计、高度计、盐深传感器和惯性系统共同对自主式水下潜器的深度信息进行采集， 经过信息采集系统的信号同步和融合，提取出潜器的深度信息，分别传送到深度控制器和 浮力模型；浮力调节系统用于调节水下潜器的浮力，实现定深状态下的潜器的浮力和重力 相等，保证潜器的高精度定深控制；推进系统由水平推进器、垂直推进器和调节舱组成，为 自主式水下潜器提供前进和下潜的动力；深度控制器根据自主式水下潜器的中屯、控制器传 送的深度控制指令，比较深度信息采集系统传送的深度信息，同时依据浮力模型计算出的 潜器浮力信息进行综合计算和控制，将计算出的深度控制指令发送给浮力调节系统和自主 式水下潜器的动力控制系统，实现深度控制；大深度水下潜器浮力模型依赖海洋的不同深 度的盐度、压力、溫度，根据实际经验数据建立潜器的浮力模型，为水下潜器的深度控制提 供详尽的参数。本发明还提供快速、精确深度组合控制方法。
[0033] 深度控制装置由潜器的推进器、调节舱、浮力调节系统组成。由于潜器的流线型主 要保证前进方向的减少阻力，在其它方向运动阻力较大，因此水平推进器和调节舱的组合 能够实现潜器的快速下潜，而仅依赖垂直推进器潜器的下潜速度相对慢一下。浮力调节系 统则是通过调节潜器的浮力实现潜器的深度控制，因此采用该方式速度要更慢一下，但是 其控制进度较高，特别在静止悬浮状态下，可无须动力实现深度伺服。
[0034] 多尺度的控制方法根据当前潜器所在深度与目标深度之间的差值，在既保证控制 的快速性和控制的稳定性，采用的分阶段的控制方法。深度控制的差值较大时，采用潜器下 潜速度最快的方式，即水平推进器与调节舱进行组合的形式，快速控制潜器下潜。在该阶段 采用最为简单的PID控制方式，在深度误差较大时，使得推进系统输出最大，W最快的速度 向目标深度运动。当潜器到达距离设定深度10米左右时，调整潜器姿态，控制潜器的俯仰 角为零，然后控制垂直推进器，使潜器W中速下潜。该阶段采用滑模控制方式，接近目标深 度。当潜器距离目标深度1米范围时，关闭垂直推进器，通过浮力调节系统，使潜器慢慢接 近目标深度，直到到达目标深度并伺服在该深度，该阶段采用模糊自适应控制方法，接近目 标深度或伺服该深度。
[0035] 浮力调节系统由油箱、动力累、Ξ个电磁阀、Ξ个油囊组成。其中油箱、动力累和上 个电磁阀在密封舱中，Ξ个油囊分别布置在潜器腊端、紳端和艇端。当潜器需要浮力调节系 统提供浮力时，动力累工作将油箱中的油传递到Ξ个电磁阀端，深度控制系统打开电磁阀， 将油充入到油囊中，油囊体积变大，进而增加潜器的浮力，当浮力达到要求，关闭电磁阀，同 时关闭动力累，潜器的浮力就维持在定值；当潜器需要浮力调节系统减少浮力时，打开电磁 阀，动力累工作，将油囊中的油传递到油箱中。无论在下潜还是上浮过程中，动力累的速度 可W控制，进而控制油囊中的油可控制性变化，避免快速变化带来的系统失速和失稳。
[0036] 本发明采用浮力调节系统和推进器进行组合方式实现潜器深度控制。该装置根据 不同的深度控制幅值，采用不同的深度控制组合方式，满足快速下潜，达到指定深度后，减 少深度控制震荡，调整系统浮力和重量，提高系统稳定性，该深度控制装置和控制方法具有 很强的实用性和通用性，适用于各种形式的水下潜器和水下装置。
[0037] 实施1，结合附图1，本发明的实体由深度计Α、高度计Β、盐深传感器C、惯性系统 D、信息采集系统Ε、深度控制器F、浮力调节系统系统G、推进系统Η和中屯、控制器I组成。 深度计A的输出接口 1接至信息采集系统Ε的输入接口 2,高度计Β的输出接口 3接至信息 采集系统E的输入接口 4,盐深传感器C的输出接口 5接至信息采集系统E的输入接口 6， 惯性系统D的输出接口 7接至信息采集系统E的输入接口 8,信息采集系统E的输出接口 9 接至深度控制器F的输入接口 10,深度控制器F的接口 12接至中屯、控制器I的接口 11，深 度控制器F的输出接口 13接至浮力调节系统系统G的输入接口 14,深度控制器F的输出接 口 15接至推进系统Η的输入接口 16。
[0038] 深度计A是