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自主遥控水下机器人(Autonomous and Remotely operated Vehicle,ARV),是一种面向极端环境或特殊使命任务、集AUV和ROV的部分技术特点于一身、具有自主工作模式和遥控工作模式的新型水下机器人。 利用传统的总体设计方法得到的水下机器人,其性能的优劣往往需要在其加工制造后通过试验测试或模型试验的方式来判断,即使最终性能与预期有所偏差但从设计周期和制造成本等方面考虑,推翻现有设计而进行重复设计和研制已不可能。由于ARV系统的复杂性和功能的多样性,现有设计方法无法实现在理论设计阶段即可对其性能与任务需求的相符程度做出较为准确的判断,依靠设计者的经验占据了很大的比例,导致ARV的总体设计结果不能以最优的方式与需求吻合。缺乏在设计初期对ARV总体性能评价和影响总体性能主要因素的研究导致很难对ARV的最终性能做出客观的判断,最终造成了ARV本身性能与任务需求匹配度较低的问题。 结合当前研究背景,课题提出了在ARV总体设计前期对其进行总体性能评价的解决方法。本文采用参数化设计方法,对影响ARV总体性能的关键因素进行了研究,通过引入模糊层次分析法,建立对ARV总体性能评价的数学模型,并以已有的ARV系统为模型验证对象,验证了模型的准确性和有效性,为ARV的总体设计和性能评估,提供了一种可参考的理论依据。 本文主要研究内容如下: (1)综述了国内外ARV研究现状,介绍了水下机器人设计方法研究现状,针对ARV总体性能评价问题,指出了现有设计方法的局限性,阐述了在设计前期对ARV总体性能评价进行参数化建模的必要性,从而引申出本文的研究内容和意义。 (2)在引入参数化设计思想的基础上,针对ARV的系统特点,对其进行系统分解,结合水下机器人设计经验和潜水器设计相关技术指标,以ARV总体设计角度,通过对ARV使命任务指标分解,分析得出影响ARV总体性能的主要性能指标并研究影响该性能指标的关键因素。 (3)阐明了参数化设计中构建ARV总体性能评价模型的难点,介绍了解决该问题的近似方法,探讨了几种适用的复杂系统建模方法,对其技术特点和适用范围进行了研究,确定了模型的建模方法。 (4)以ARV总体性能评价问题为研究对象,完整展示了基于模糊层次分析法构建ARV总体性能评价模型的设计构建过程和模型检验方法。 (5)以已有的ARV系统为模型验证对象,验证模型的精确性和有效性,为ARV的总体设计和性能评估,提供可参考的理论依据。