[发明专利]欠驱动式深海潜器水下浮力变化量计算方法及控制方法

说明书

本发明涉及水下浮力控制技术领域，具体涉及一种欠驱动式深海潜器水下浮力变化量计算方法及控制方法。计算方法包括S1：计算海水温度变化对深海潜器浮力变化量ΔBsubgt;t/subgt;的影响。S2：计算海水盐度变化对深海潜器浮力变化量ΔBsubgt;S/subgt;的影响。S3：计算海水压力变化对深海潜器浮力变化量ΔBsubgt;P/subgt;的影响。S4：综合海水温度、盐度、压力的变化对深海潜器浮力变化量ΔB的影响。本发明通过计算深海潜器在未知海域剖面运动过程中的浮力变化量以及通过控制外油囊体积，实现了深海潜器的水下浮力精确计算及深海潜器航行过程中精确控制，保证了深海潜器入水准备工作的可靠性，确保深海潜器在剖面运动过程中能够抵消浮力变化量，提高了深海潜器剖面运动的安全性和准确性。

技术领域

本发明涉及水下浮力控制技术领域，具体涉及欠驱动式深海潜器水下浮力变化量计算方法及控制方法。

背景技术

随着海洋开发的迅猛发展，人类探索海洋的深度也在不断增加，一些适用于深海探测的水下机器人应运而生。其中，欠驱动式深海潜器是一种以净浮力为驱动力完成下潜、上浮剖面运动，并基于搭载的传感器采集海水温度、电导率(盐度)和压力等参数的自主水下航行器，具有能耗低、续航能力强、探测范围广、原理简单、噪声低等优点，是成为一种重要的海洋观测平台。

由于深海潜器的工作深度大，在其下潜过程中海水的密度、温度、压力和盐度变化都较大，这些参数的变化会造成浮标在剖面运动过程中浮力的变化，导致潜器的稳定航行状态被打破，从而极大地影响潜器的航行性能。同时，在某一片未知海域作业时，由于缺乏相关海域海水的密度、温度、压力和盐度等参数变化曲线，难以预估潜器剖面运动过程中的浮力变化量，而传统的浮力估算方法计算结果粗糙，不适应深海潜器的水下精确控制，从而影响潜器外油囊体积设定及甲板配平等一系列入水准备工作，使潜器存在超过最大工作深度的风险，为潜器剖面运动的安全性、准确性及可靠性带来极大的作业隐患。

因此，有必要提出一种适用于未知海域的深海潜器水下浮力变化量计算方法及控制方法。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了欠驱动式深海潜器水下浮力变化量计算方法及控制方法。

本发明的技术方案为：

欠驱动式深海潜器水下浮力变化量计算方法，所述计算方法适用于对海水密度、温度、压力和盐度变化未知的海域；具体包括如下步骤：

S1：计算海水温度变化对深海潜器浮力变化量ΔB_t的影响

通过计算海水温度变化对海水密度变化量Δρ_t以及深海潜器排水体积变化量ΔV_t的影响，进而计算出海水温度变化对深海潜器浮力变化量ΔB_t的影响

ΔB_t＝g(Δρ_tV₀-ρ₀ΔV_t-Δρ_tΔV_t)

其中：g，为重力加速度值；

V₀为深海潜器初始包络体积；

ρ₀为海面海水密度。

S2：计算海水盐度变化对深海潜器浮力变化量ΔB_S的影响

通过计算海水盐度变化对海水密度变化量Δρ_S以及深海潜器排水体积变化量ΔV_S的影响，进而计算出海水盐度变化对深海潜器浮力变化量ΔB_S的影响

ΔB_S＝709ΔSgV₀；

其中：ΔS为深海潜器到达最大工作深度时盐度变化量；