摘要：针对部分对磁场干扰要求较高的海洋探测需求,本文设计了一种无磁浮力调节式水下实验平台。该平台结构采用无磁材料,并以高压气囊作为浮力调节装置来实现升沉控制。其浮力调节系统气囊体积小、调节精度高,且控制逻辑简单可靠。本文阐述了水下实验平台的工作原理及关键技术,基于刚体动力学方法及经典控制理论,建立了系统物理模型和控制器模型,结合Matlab/Simulink对控制过程进行仿真分析,并开展海洋试验验证。结果表明:无磁浮力调节式水下实验平台可实现4‰体积浮力调节,且控制算法稳定收敛,能够实现快速响应及6.6%深度精度控制,适用于所需求的工作环境,为浮力调节式水下实验平台的进一步研究提供了理论基础。

摘要：为对磁性敏感的实验装置提供一个无磁干扰、具有一定深度以及姿态稳定的水下测试环境,设计一款基于经典比例积分微分(PID)算法控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器。本文通过外形设计,对该自主航行器进行三维建模,从而建立该AUV的运动学模型,进行稳定性分析。通过电气系统以及控制系统的设计与组装,调整各控制参数,成功搭建该自主航行器并进行水池实验。通过实验可知,基于PID控制的弱磁型四旋翼水下自主航行器通过无浮力缆与上位机连接,可以实现定深以及定姿态的功能。同时将各个误差值控制在理想范围内,验证了该控制系统的稳定性以及鲁棒性。