一种适应于垂直振荡水流的ROV快速动态定位系统的制作方法

本实用新型涉及一种ROV快速动态定位系统，特别涉及一种适应于垂直振荡水流的ROV快速动态定位系统，属于定位系统技术领域。

背景技术：

船舶动力定位(dynamic positioning，DP)系统是一种闭环控制系统，它通过控制系统驱动船舶推进器来抵消风、浪、流等作用于船上的环境外力，从而使船舶保持在海平面某要求的位置上。DP通过测量系统不断检测船舶的实际位置与目标位置的偏差，再根据环境外力的影响计算出使船舶恢复到目标位置所需推力的大小，进而对全船的各推进器进行推力分配，使各推进器产生相应的推力以克服风、浪、流等环境外力的干扰，使船舶保持在某确定位置或沿一定预定航迹航行。

参考模糊控制的基本原理，设计出深度控制的模糊PD控制器，使用MATLAB中模糊控制编辑器建立仿真模型，并进行了仿真实验，得到仿真曲线。通过仿真实验结果可以看到，对于水下机器人垂向上的定深控制，模糊PD的控制方法可以获得较好的控制效果。

在水下环境出现垂直振荡水流的情况下，水下机器人自身的定深功能依据的深度传感器会产生周期的误差，这样会延长水下机器人定深稳定的周期。当振荡水流消失后，水下机器人的稳定姿态需要更长的周期，从而导致观测对象的丢失或检测数据产生错误。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服在水下环境出现垂直振荡水流的情况下，水下机器人自身的定深功能依据的深度传感器会产生周期的误差，这样会延长水下机器人定深稳定的周期。当振荡水流消失后，水下机器人的稳定姿态需要更长的周期，从而导致观测对象的丢失或检测数据产生错误的缺陷，提供一种适应于垂直振荡水流的ROV快速动态定位系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了如下的技术方案：

本实用新型提供了一种适应于垂直振荡水流的ROV快速动态定位系统，包括ROV水下机器人，所述ROV水下机器人的两端均安装有摄像机，所述ROV水下机器人的两侧分别设置有水平安装的右舷推进器和左舷推进器，且所述ROV水下机器人的两侧均安装有垂直推进器和侧向推进器，所述ROV水下机器人上在垂直方向上安装有流速传感器，所述ROV水下机器人的内部安装有模糊PD传感器，所述模糊PD传感器分别与所述摄像机、垂直推进器、右舷推进器、左舷推进器、流速传感器和侧向推进器电控连接。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述ROV水下机器人的内部安装有电子指南针。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述ROV水下机器人的两端均安装有透明防护罩。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述摄像机的上方安装有照明灯。

作为本实用新型的一种优选技术方案，所述垂直推进器、右舷推进器、左舷推进器和侧向推进器均为正反转螺旋推进器。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型优化出适应于垂直振荡水流的水下机器人快速动态定位的控制集成系统。将来，可扩展到水平和垂直方向协同一体化，从而应用于水下机器人在各种复杂流场中的自动姿态定位控制，提高ROV的作业稳定性。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的侧视图；

图3是本实用新型的模块图；

图4是本实用新型的原理图；

图中：1、ROV水下机器人；2、照明灯；3、摄像机；4、垂直推进器；5、右舷推进器；6、左舷推进器；7、透明防护罩；8、流速传感器；9、侧向推进器；10、模糊PD控制器；11、电子指南针。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-4所示，本实用新型提供了一种适应于垂直振荡水流的ROV快速动态定位系统，包括ROV水下机器人1，ROV水下机器人1的两端均安装有摄像机3，ROV水下机器人1的两侧分别设置有水平安装的右舷推进器5和左舷推进器6，且ROV水下机器人1的两侧均安装有垂直推进器4和侧向推进器9，ROV水下机器人1上在垂直方向上安装有流速传感器8，ROV水下机器人1的内部安装有模糊PD传感器10，模糊PD传感器10分别与摄像机3、垂直推进器4、右舷推进器5、左舷推进器6、流速传感器8和侧向推进器9电控连接。

ROV水下机器人1的内部安装有电子指南针11，可为水下机器人进行导航，防止其迷失方向。ROV水下机器人1的两端均安装有透明防护罩7，可对摄像机进行防护。摄像机3的上方安装有照明灯2，可为摄相机提供摄像用的视野。垂直推进器4、右舷推进器5、左舷推进器6和侧向推进器9均为正反转螺旋推进器，使推进器可根据需要提供双向动力。

具体工作原理：本实用新型参考船舶的动态定位系统而研制的一种快速动态定位系统，是为了保持水下机器人在垂直方向上动态稳定的技术，其结合现有的ROV水下机器人1的定深功能和加装的垂直方向的流速传感器8，利用自带的深度传感器和加装的流速传感器8的数据作为自反馈信号，通过模糊PD控制器10中优化的控制系统算法，自动利用垂直推进器4的正反转和右舷推进器5、左舷推进器6、侧向推进器9来控制ROV水下机器人1在垂直振荡水流中快速动态定位。

本实用新型所达到的有益效果是：本实用新型优化出适应于垂直振荡水流的水下机器人快速动态定位的控制集成系统。将来，可扩展到水平和垂直方向协同一体化，从而应用于水下机器人在各种复杂流场中的自动姿态定位控制，提高ROV的作业稳定性。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。