深海采矿时的升沉补偿是深海采矿技术中尚待解决的关键技术之一。采矿船在采矿时,升沉补偿系统需要获取采矿船的升沉运动作为反馈信号以进行补偿的控制。但在大洋深海环境下,难以找到合适的静止参考坐标测量采矿船在波浪作用下的升沉运动。本文课题组提出了用悬浮潜体作为参考坐标的方法,并进行了先期研究,取得了一定的效果,但该方法有待进行深入研究。为此,本论文在继承课题组相关研究的基础上,开展深海采矿升沉补偿系统潜式坐标的定深度控制模型辨识研究。 文章首先论述了课题的背景和意义,介绍了国内外关于潜式坐标模型辨识的研究现状。其次,分析了潜式坐标的工作原理,介绍了潜式坐标的装置结构及其定深度控制方法,同时在对系统进行简化的基础上,对潜式坐标的水下纵向运动进行了动力学分析,为进行辨识实验获取尽可能多的先验知识。再次,为了对潜式坐标在控制器控制下的运动进行辨识建模研究,建立了一个与原系统具有相似规律的模拟系统,通过对模拟系统的研究,分析原系统的性能。接着以辨识理论为基础,考虑到实验环境、实验设备等各种客观条件,制定了实验方案和建立了辨识系统的硬件装置及软件模块,并进行了辨识实验。最后,对辨识实验中获得的系统输入输出数据运用Matlab等软件工具进行处理和分析,求取模拟系统的运动模型,并对所得的模型进行了验证,结果表明,所得的模型与实际系统是总体一致的。 本课题的研究工作得到了国家自然科学基金项目“深海采矿工程升沉补偿系统的研究”和广东省教育厅自然科学基金项目“海洋水下潜式坐标的研究”的资助,为潜式坐标在控制器控制下的运动建立了数学模型。这个模型的获得,为潜式坐标定深度控制的研究提供了重要的参考,使潜式坐标的研究向前跨了一步。