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面向大尺度无人艇的应急抛载系统研究
| 论文题名： | 面向大尺度无人艇的应急抛载系统研究 |
| 关键词： | 水下无人艇;应急抛载;控制系统;故障决策;释放装置 |
| 摘要： | 随着水下无人艇及相关技术的发展，水下无人艇在科学研究、军事、商业上的应用越发广泛。但是随着作业环境的复杂化以及作业任务难度的提升，对水下无人艇的安全性保障和可靠性要求越来越严格。作为保障无人艇航行安全的重要系统之一，抛载系统需要具备更强的独立性、自主性与稳定工作的能力。 本文主要着眼于大尺度无人艇应急抛载系统的研制与验证。大尺度无人艇相对于小型无人艇来说，具有更加复杂的故障信息、更危险的航行试验环境以及更高的应急成本，因此抛载系统必须能够更准确的评估无人艇当前的航行风险并进行智能化的抛载决策，在无人艇安全与试验成本间取得平衡。此外，由于无人艇质量较大，并具有较强的水下机动能力，此抛载系统必须在大倾角下也能快速可靠的进行抛载。为此，本文设计了一套具备高可靠性、高自主性特点的抛载系统。 本文首先对无人艇的关键特性进行分析，讨论了应急上浮原理与三种应急上浮方案，通过对比分析，论证了抛载上浮是一种必要的上浮手段，同时抛载系统必须具备独立自主工作的能力。然后，本文根据抛载原理与实际要求，设计了一种能够自主工作的应急抛载系统：本抛载系统能够独立采集无人艇状态信息并具有独立供电模块以及释放装置。以抛载系统的独立采集信息能力为基础，本文利用主元分析法搭建了一套无人艇风险评估模型，并将其与故障树匹配推理机制相结合，最终能够进行智能的应急抛载决策。随后，本文对应急抛载控制系统各个单元以及抛载释放装置进行了详细的工程研制，内容包括详细方案制定、硬件选型与软件实现。最后，本文对应急抛载系统分别进行了集成与单项调试、半实物联调、陆上联调以及航行联调，并通过对实际航行数据的分析，验证了该抛载系统的功能性与可靠性。本文通过解决实际工程问题，丰富了大尺度无人艇安全自救领域的研究工作，完成了理论向工程实际的转换。 |
| 作者： | 陈中祥 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 徐国华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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