坐底自升降式水下绞车控制系统的研制
21世纪，人类迈进了大规模开发利用海洋的时代。海洋在经济发展和对外开放中的重要性日益突显，建设海洋强国既是复兴之路，也是时代之需。在建设海洋强国战略的有力支持下，为了开发海洋资源，保护海洋生态，维护海洋权益，“透明海洋”、“数字海洋”等一系列海洋发展计划孕育而生。然而现有的观测技术难以支撑起国家海洋发展战略，我国必须着重加强海洋环境立体监测设备与技术的研发，形成自主产品，突破国外封锁。坐底自升降式水下绞车是一种坐于海底的无人值守的绞车，它可以控制水下探测平台的布放和回收，从而实现对海洋环境的长期立体监测。 本文全面地设计了坐底自升降式水下绞车的控制系统，主要内容包括: (1)从水下绞车的工作环境和系统特性出发，通过对多种控制方法进行比较，最终确定水下绞车采用液压伺服驱动，其全部动作在软件程序控制下自主完成。根据水下绞车的工作原理对控制系统的软硬件架构进行了总体设计。 (2)水下绞车采用锂电池作为动力来源，在机械结构设计中实现了液压系统、排缆机构、电池及控制舱、机架等结构。为了确保结构的稳定性，计算了水下绞车的重心和浮心。 (3)硬件电路设计中采用STM32F207微处理器作为控制核心，同时实现了不同功能的外围电路，主要包括高集成度的电机和比例阀驱动电路、控制功耗的电源管理电路、检测速度和位置信号的旋转编码器和接近开关电路、提供精确时间信息的时钟电路以及与上位机通信的RS485电路。 (4)提出了UML和Simulink两种建模语言相结合的软件设计方法，利用Simulink工具箱对水下绞车控制系统的UML模型进行功能仿真和代码生成，并完成了对软件系统的模型验证、代码验证以及需求验证。 (5)通过对水下绞车系统的整机联调和全面测试，验证了机械系统、硬件电路及控制程序的有效性，测试结果表明水下绞车的各项功能均达到了预期指标，控制系统设计合理，并具有较高的稳定性和可靠性。
坐底自升降式水下绞车;控制系统;结构设计;功能测试
中国海洋大学
硕士
控制理论与控制工程
綦声波
2015
中文
U674.830.3
66
2016-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）