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大尺度水下无人航行器应急吹除系统研究
| 论文题名： | 大尺度水下无人航行器应急吹除系统研究 |
| 关键词： | 水下无人航行器;应急吹除系统;智能吹除决策;核主成分分析;可靠性 |
| 摘要： | 重视海洋装备的研发已成为世界各国的共识。潜艇作为重要的武器装备，当其出现故障或遭受攻击不能保持安全航行状态时，为防止超过极限潜深或沉底，最有效的上浮方式就是快速吹除压载水。与载人潜艇相似，大尺度水下无人航行器遇险时也是通过吹除压载水舱上浮，但是后者的作业环境通常更加复杂、全自主作业时的航行风险更高，这就要求其搭载一套能够充分保障航行安全的高可靠性应急吹除系统。 本文主要聚焦于大尺度水下无人航行器应急吹除系统的设计、开发与验证。考虑到航行器故障信息繁杂、水下试验环境复杂、沉没后打捞成本高等实际问题，应急吹除系统应能够准确判别航行风险，实现智能化的吹除动作决策。航行器会进行多种危险程度较高的水下机动操纵试验，同时航行器具备大惯性、系统复杂、无人控制等特点。因此本文研制了一套能够独立自主工作并具备高可靠性的应急吹除系统。 本文首先对航行器的整体情况进行了简要介绍，分析了航行器的关键特性。然后根据对应急吹除系统设计要求的总结与分析，论证确定了实际可行的吹除方案。接着，本文提出了一种智能化的吹除决策方法，该方法以应急吹除系统信息采集单元感知到的航行数据为输入，将核主成分分析方法与多分类支持向量机相结合，进而完成应急吹除系统的动作决策。随后，本文在实际工程中完成了应急吹除系统的研制，内容包括系统架构与控制方案设计、硬件选型、软件需求与功能分析、控制软件开发。 由于控制系统需要在装载前开展功能测试，因此本文搭建了对应的半实物仿真调试平台。针对应急吹除系统开展了多次半实物仿真试验，验证了应急吹除系统的功能有效性。航行器建造完成后，在现场试验水域进行了多次航行试验，验证了应急吹除系统的可靠性与有效性。本文解决了实际工程中的问题，拓展了大尺度水下无人航行器自救上浮领域的研究工作，完成了从理论研究向工程实用价值的转换。 |
| 作者： | 孙海洋 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘炎;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： | 2022 |
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