[发明专利]AUV的浮力调节装置及控制方法

权利要求书

1.一种AUV的浮力调节装置的控制方法，所述装置设置在开放式结构AUV内，包括艉耐压油箱（1）、蓄电池（2）、深度计（3）、控制器（4）、无线电台（5）、北斗卫星定位系统（6）、惯性导航系统（7）、艏耐压油箱（8）、油囊（9）和组合天线（10）；组合天线（10）包括无线电天线和北斗接收天线；浮力调节系统（A）包括艏耐压油箱（8）、艉耐压油箱（1）、油囊（9）、油泵（P）、电机和阀门组件，阀门组件包括阀门一（F1）至阀门六（F6）；

艏耐压油箱（8）、艉耐压油箱（1）安装于AUV的纵向中轴线上，艏耐压油箱（8）位于艏舱中，艉耐压油箱（1）位于艉舱中；油囊（9）安装于AUV的横向中轴线与艏、艉耐压油箱连线交点处；油囊（9）中的油液通过阀门二（F2）、油泵（P）和阀门三（F3）泵入艉耐压油箱（1），油囊（9）中的油液通过阀门二（F2）、油泵（P）和阀门六（F6）泵入艏耐压油箱（8）；艉耐压油箱（1）内的油液通过阀门四（F4）、油泵（P）和阀门一（F1）泵入油囊（9），艏耐压油箱（8）内的油液通过阀门五（F5）、油泵（P）和阀门一（F1）泵入油囊（9）；艏耐压油箱（8）内的油液经过阀门五（F5）、油泵（P）和阀门三（F3）泵入艉耐压油箱（1），艉耐压油箱（1）的油液经过阀门四（F4）、油泵（P）和阀门六（F6）泵入艏耐压油箱（8）；

当AUV在水面时，无线电天线接收远程控制中心传来的目标位置信号并传送至无线电台（5），无线电台（5）对目标位置信号进行处理得到目标位置信息并传输给控制器（4），包括下潜目标的经度、纬度和目标深度；北斗接收天线获取位置信号并传输至北斗卫星定位系统（6），北斗卫星定位系统（6）对位置信号进行处理得到位置信息并传输至控制器（4）和惯性导航系统（7）；当AUV在水面以下时，惯性导航系统（7）将姿态信息、速度信息和位置信息传输至控制器（4）；深度计（3）实时检测AUV在海底航行时的深度并传输至控制器（4）；油囊（9）、艏耐压油箱（8）、艉耐压油箱（1）中油量的基础值以及流量计检测出的各阀门的流量值传送给控制器（4），控制器（4）根据接收到的信息控制艏耐压油箱（8）与油囊（9）之间、艉耐压油箱（1）与油囊（9）之间以及艏耐压油箱（8）与艉耐压油箱（1）之间的油液运动方向和速率，AUV通过北斗卫星定位系统（6）或惯性导航系统（7）自主航行至指定下潜位置，蓄电池（2）为装置供电；其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：无线电天线接收远程控制中心传来的目标位置信号并传送至无线电台（5），无线电台（5）对目标位置信号进行处理得到目标位置信息并传输给控制器（4），目标位置信息包括目标下潜位置经度、纬度和目标深度；AUV通过北斗卫星定位系统（6）或惯性导航系统（7）自主航行至目标下潜位置，并将组合天线（10）收回到舱内；

步骤二：深度计（3）实时检测AUV在海底航行时的深度并传输至控制器（4），惯性导航系统（7）将姿态信息、速度信息和位置信息传输至控制器（4），油囊（9）、艏耐压油箱（8）、艉耐压油箱（1）中油量的基础值以及流量计检测出的各阀门的流量值传送给控制器（4），控制器（4）根据接收到的上述信息计算得到当前深度以及姿态的控制量，进而调节油囊（9）、艏耐压油箱 （8）以及艉耐压油箱（1）之间油泵（P）吸油或者充油的速率和油液流向，实现调节纵倾姿态和浮力，具体为：

步骤2.1：开始下潜时，控制器（4）控制油泵（P）将油囊（9）中的油液全部充入艏耐压油箱（8）中，同时将艉耐压油箱（1）中的油液全部充入到艏耐压油箱（8）中，减小AUV所受浮力，同时调整AUV下潜的姿态由水平变为竖直状态，加快航行器的下潜速度；

步骤2.2：下潜到距离目标深度设定距离的位置时，控制器（4）通过将艏耐压油箱（8）中的油液泵入艉耐压油箱（1）以及油囊（9）中调整AUV的浮力和姿态，使其所受浮力增大、姿态逐渐变为水平，降低AUV下潜速度；

步骤2.3：到达目标深度后，控制器（4）继续调整AUV的浮力和姿态，当AUV纵倾角为0且所受到的浮力与重力达到均衡状态，油泵（P）停止工作；

步骤2.4：开始上浮时，控制器（4）控制艏耐压油箱（8）中的油液泵入到艉耐压油箱（1）中，将AUV调整为竖直姿态，并将其余油液泵入到油囊（9）中，增大AUV受到的浮力，加快AUV上浮的速度；

步骤2.5：当AUV到达距离水面设定距离位置时，通过控制器（4）控制将艉耐压油箱（1）中油液泵入到艏耐压油箱 （8）中,油囊（9）中的油液泵入到艏耐压油箱 （8）中，调整AUV的姿态逐渐变为水平，逐渐减小AUV受到的浮力，降低上浮速度，控制AUV到达水面时速度为0；

步骤2.6：到达水面后，控制器（4）对AUV的浮力以及姿态调节，当AUV纵倾角为0且所受到的浮力与重力达到均衡状态时，油泵（P）停止工作。