一种X型舵潜航器及其舵卡抗沉方法技术

本申请属于潜航器设计技术领域，尤其涉及一种X型舵潜航器及其舵卡抗沉方法。包括艇体、驱动系统、电控系统；驱动系统包括舵叶、舵机、螺旋桨、驱动电机；电控系统包括上位控制组件、电源组件、驱动组件、数据采集组件、运动控制组件、嵌入组件；上位控制组件包括PC上位机；电源组件包括电池组、电平稳压功率电源组件；数据采集组件包括传感器组；控制组件包括控制采集板、JetsonNano开发板、差分转换器、隔离驱动器、继电器、LDO稳压器；本申请的X型舵抗沉自主潜航器结构的生存能力高，便于实现挽回操作，能够快速进行适应性改造，运用于各类型尺寸和吨位的潜航器结构，相对于传统潜航设备，在复杂环境下能具有更好的控制性能。杂环境下能具有更好的控制性能。杂环境下能具有更好的控制性能。

【技术实现步骤摘要】
一种X型舵潜航器及其舵卡抗沉方法


[0001]本申请属于潜航器设计
，尤其涉及一种X型舵潜航器及其舵卡抗沉方法。

技术介绍

[0002]自主潜航器作为水下作业无人载具，在科考领域扮演重要角色，可在水下自主勘探；在军事领域，具有隐蔽性，可在危险海域侦查敌情、援潜救生等。随着海洋资源探索需求不断提高，各国更加重视对自主潜航器技术的研究，根据作业性质，以桨、舵联合操纵型自主潜航器最常见，传统控制结构的潜航器难以应对变模型、变工况的抗沉问题。例如中国专利CN107264752A公开了一种四螺旋桨推进的无舵水下无人潜航器，其本身由四台电机分别带动四个螺旋桨转动来推进潜航器前行，且尾舵不设调整方向，推动效率高，但可控性差，容错性能低，不具备应对螺旋桨故障险情突发情况的应对能力。CN107792325B适用于微型无人潜航器的尾部集成结构及其操舵方法提供以一种适用于X形尾舵结构的驱动控制结构，虽然能够实现尾舵独立控制，但由于其采用拉杆、转轴结构隔离控制的方式，舵机驱动动作需经由较长的传递渠道转换为尾舵的动作，这导致实际应用时，舵机的转角动作无法精准快速的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种X型舵抗沉自主潜航器，其特征在于，包括艇体、驱动系统、电控系统；驱动系统包括设于艇体艉部呈X型布置的四个舵叶、设于艇体内部与各舵叶连接的四个独立的大扭力防水舵机；设于艇体艉部的螺旋桨、设于艇体内部用于驱动螺旋桨的驱动电机；电控系统包括上位控制组件、电源组件、驱动组件、数据采集组件、运动控制组件、嵌入组件；具体而言：所述上位控制组件，包括PC上位机，所述PC上位机内建CVI交互组件，并通过Lora模块与控制组件通讯；所述电源组件包括电池组、电平稳压功率电源组件；所述电池组经电平稳压功率电源组件转换电压并输出5V和12V直流电；所述数据采集组件包括传感器组；传感器组包括惯性传感器、深度传感器、电导率传感器、水下距离传感器，各组件采用两路485总线传输，以保证满足不同波特率通讯需求；所述控制组件包括控制采集板、JetsonNano开发板、差分转换器、隔离驱动器、继电器、LDO稳压器；所述控制采集板定时查询两路485总线上的传感器数据并通过两路485总线通讯，一路485总线连接电导率和距离传感器，另一路485总线连接深度传感器和Lora通讯组件；控制采集板采用光耦隔离，经过升压驱动控制继电器；控制采集板通过Lora模块与PC上位机通讯传输数据，同时根据PC上位机控制指令，经过隔离驱动器升压驱动控制两路继电器进而操控活塞式压载水舱；控制采集板通过TTL串口与JetsonNano开发板通讯，所述Jetson Nano开发板用于完成推进器调速，根据惯性传感器等传感器数据、基于DRL算法对AUV艉部呈X型布置的4个舵叶进行控制，实现对AUV六自由度运动的驱动控制；所述Jetson Nano开发板通过TLL串口与运动控制系统进行通讯控制；Lora通讯组件用于实现水面以上的配置和数据传输，选取远程通讯组件Lora，其通过TTL
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RS485转换组件，连接至485
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1#总线，与PC上位机一对一定点传输，在水面以上接受配置指令和航行完成上浮后的传感器数据上载；所述运动控制组件包括一块经TTL串口连接至Jetson Nano开发板并受其控制的脉冲宽度调制器，所述脉冲宽度调制器用于驱动控制防水舵机以及驱动电机，实现AUV六自由度运动和调速控制；上浮下潜采用舵叶协同活塞式压载水舱实现。2.根据权利要求1所述的一种X型舵抗沉自主潜航器，其特征在于，所述艇体的上表面和下表面还开设若干流水孔；艇体内部设置有舵杆用于调整重力以及重心分布的配重块，具体而言，在将各零部件均衡分布在密封舱内部，将活塞式压载水舱置于重心位置后，利用配重块平衡舱体，以使X型舵抗沉自主潜航器呈零浮力状态。3.根据权利要求1所述的一种X型舵抗沉自主潜航器，其特征在于，所述传感器组中，深度传感器搭载采用24位AD精度的MS5837
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30BA压力传感器，MS5837
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30BA压力传感器还需经解算板转发为115200波特率串口通讯；电导率传感器型号为ECTDS10
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ISO；水下距离传感器型号为超声波水下距离传感器；北斗/GPS双模定位组件型号为ATGM336H，当AUV上浮至水面，经Lora通讯组件将坐标信息上传至上位机；惯性传感器采用ICM
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20948九轴运动追踪模组。4.根据权利要求1所述的一种X型舵抗沉自主潜航器，其特征在于，所述控制采集板采用采用GD32F103C8T6为控制采集板核心；还包括由TLP521和ULN2083组成的驱动隔离升压
电路，ULN2083输出控制继电器；所述继电器是指...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅长庚，袁成人，方远，周杨威，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：