深海机动浮标混合模式切换动力学及运动控制研究
发布日期: 2020/05/22

报告人:曹军军,上海交通大学船舶与建筑工程学院,博士

时间:9:00-10:00 ,周一,2020年5月25日

地点:徐汇校区9159金沙游艺场 120会议室

ZOOM会议号:91415207452;密码:613688

 

报告简介:

针对海洋环境长期、连续观测需求,迫切的需要一种新型深海观测平台-深海机动浮标,该深海机动浮标能够突破目前海洋观测平台的局限性,通过运动切换与控制可实现Argo(Array for Real-Time Geostrophic Oceanography)浮标和水下滑翔机(UG, Underwater Glider)两种工作模式的转换,可对目标海域海洋环境进行大深度、长时间、多学科的三维立体观测。深海机动浮标在Argo浮标的工作模式下,通过浮力调节系统周期地改变自身净浮力,实现对目标海域的大深度垂直剖面观测,具有工作效率高和续航时间长的特点;当机动浮标切换到Glider的工作模式下,在改变净浮力的基础上,通过姿态调节系统改变载体平台的姿态,利用机翼所产生升力的水平分力实现向前的滑翔运动,可实现对观测目标的跟踪,具有观测范围大和可操纵的特点。这一新型观测平台对于深入理解深海大洋物理、生物地球化学、生态环境变化对气候的影响过程与机理以及实现透明海洋具有重要的意义。

围绕深海机动浮标混合模式切换的动力学与运动控制这一基础理论和关键技术问题,提出了一种Argo浮标和Glider两种工作模式可切换的切换控制策略,并对其进行了相关的仿真和试验研究,验证了该种方案的可行性;在此基础上,对深海机动浮标进行了完整的动力学建模,定制水动力模型和参数,详细分析了载体在多种工作模式下的稳态运动;针对深海机动浮标的多种工作模式,使用多输入多输出的自适应非线性控制器完成了在三维空间内多模式运动控制仿真,分析了机动浮标的相关运动特性;最终,在成功研制出深海机动浮标样机的基础上,开展了载体平台的关键技术性能测试,以及湖上试验和海上试验研究,验证了混合模式切换动力学与控制相关理论研究方法的可行性和稳定性。

 

报告人介绍:

曹军军,博士,2020年毕业于上海交通大学船舶与建筑工程学院。致力于海洋机器人领域关键技术、基础前沿理论与典型应用研究,在水下机器人结构设计、线型优化、非线性自适应控制、能耗优化与水下设备稳定性试验等方面取得了一定的研究成果。以第一作者在重要期刊和会议上发表SCI/EI检索论文6篇,申请/授权发明专利6项,参加3次OCEANS国际会议,并作为骨干成员参与国家重大科研仪器研制和上海市科委项目。提出了Argo-Glider混合模式切换策略,实现了Argo和Glider两种潜水器工作模式的相互切换功能;建立了深海机动浮标的完整动力学模型和水动力学模型,设计集成了深海机动浮标样机,完成了机动浮标混合模式切换能力和基本运动功能的湖上和海上试验,验证了深海机动浮标的大深度垂直剖面观测、定深、定向、姿态控制以及混合模式切换等功能。

研究方向:水下滑翔机-总体布置-运动控制;水下机器人-路径规划-智能控制;多机器人协同作业组网控制

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