【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于水下無人潛航器，具體涉及一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置。
技術介紹
1、在現有的水下光纜布放技術中，通常使用大型設備進行操作，這些設備盡管功能強大，但其體積龐大、制造和維護成本高昂，操作復雜，需要專業人員進行操作。由于設備的龐大和笨重，在狹小、復雜的水下環境中，尤其是水流較強或地形復雜的區域，布放光纜的過程往往變得非常困難且不穩定。此外，這類設備的能耗較高，導致其續航能力受到限制，不利于長時間的深海作業。
2、現有的水下光纜布放設備還存在操作流程復雜、不便于快速部署和調整的問題。在進行光纜布放時，通常需要經過繁瑣的調試和校準，這不僅增加了操作時間，還提高了出錯的風險。此外，由于傳統設備對操作環境要求較高，一旦遇到突發狀況或環境變化，設備的穩定性和可靠性往往難以保證。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置。
2、一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置，包括uuv外殼及安裝在uuv外殼下方的水下微細光纜自主布放裝置；所述uuv外殼周身安裝有多組涵道式推進器，用于實現uuv在水下執行浮潛、進退、偏航動作，uuv外殼內部嵌入有電子腔，在電子腔內集成有pixhawk控制器和樹莓派，在uuv外殼前端安裝有水下探照燈和攝像頭，uuv外殼內部填充浮力材料調節衡重參數；所述水下微細光纜自主布放裝置包括防水艙和底板；所述防水艙內部設有電源模塊和控制模塊；所述底板位于防水艙下方，在底板上設有儲纜機構、三軸張力傳感器和出線
3、進一步地，所述防水艙前端設有半球形密封艙蓋，后端設有圓盤形密封艙蓋，前后端密封艙蓋與防水艙主體連接處設有密封圈。
4、進一步地，所述圓盤形密封艙蓋上開設有多組穿線螺栓，防水艙內的電源模塊和控制模塊的線纜通過穿線螺栓與三軸張力傳感器、防水電機和裁斷裝置連接。
5、進一步地，所述防水電機通過支撐件安裝在底板上，支撐件使防水電機的縱向位置與儲纜機構持平，便于防水電機的輸出端與儲纜機構連接，防水電機通過聯軸器與防水編碼器連接，轉速閉環控制。
6、進一步地，所述防水艙前端和后端分別通過u形連接件與底板連接。
7、進一步地，所述控制模塊采用神經網絡pid控制算法用于微細光纜在水下布放時的恒張力控制；在水下微細光纜自主布放過程中，控制模塊獲取三軸張力傳感器檢測到的張力，并實時調節防水電機輸出的轉速，使微細光纜在水下布放過程中張力波動控制在±2％以內，降低光纜損耗至0.5db/km以內。
8、進一步地，所述采用神經網絡pid控制算法用于微細光纜在水下布放時的恒張力控制的具體方法為：通過預先仿真與試驗得到的數據集在上位機中訓練，建立uuv-微細光纜-水下微細光纜自主布放裝置的耦合動力學分析模型；在上位機中部署神經網絡算法，控制模塊和上位機通訊，接收上位機計算參數，通過調節防水電機輸出的轉速，實現對微細光纜的出纜速度進行調整；
9、將三軸張力傳感器的測量值變送為標準量程的直流電壓pv(t)，使用模擬量輸入模塊按線性關系比例轉化為反饋值pv(n)，n表示模擬量轉化成數字量時的采樣時刻，將pv(n)與張力設定值sp(n)作為輸入量，進行pid控制運算，采用不完全微分pid和抗積分飽和改進的控制算法，對比例作用和微分作用進行加權運算，計算公式為：
10、
11、其中，y為pid控制器輸出值，即用于調節防水電機轉速的pwm脈寬調制輸出值；s為拉普拉斯運算符；c為積分權重；a為積分延遲系數；b為比例作用權重；ti為積分作用時間；td為微分作用時間。
12、進一步地，所述水下微細光纜自主布放裝置通過u形掛載板安裝在uuv外殼下方，u形掛載板的環形部分套裝在防水艙中部。
13、進一步地，uuv執行水下微細光纜自主布放的步驟具體為：
14、步驟1：檢查uuv及水下微細光纜自主布放裝置各部件是否工作正常；岸上控制端檢測視頻流的傳輸是否正常清晰，控制信號是否成功傳遞；
15、步驟2：岸上控制端發送任務信息，uuv運動至指定的起始點，通過pixhawk控制器中的慣性測量單元和深度傳感器實時監測uuv的姿態和深度，確保uuv穩定在目標水深位置；
16、步驟3：啟動水下微細光纜自主布放裝置，uuv隨之運動；pixhawk控制器根據實時反饋的深度和姿態數據，通過pwm信號控制uuv周身的涵道式推進器，實現uuv的穩定前進和姿態調整；
17、水下微細光纜自主布放裝置的控制模塊實時監測三軸張力傳感器反饋的張力，并調節防水電機輸出的轉速，使微細光纜在水下布放過程中張力波動控制在±2％以內；
18、攝像頭實時采集水下環境的圖像和視頻，岸上控制端根據樹莓派傳輸的實時視頻流，監控uuv的布放過程和周圍環境的變化，確保微細光纜在布放過程中不會受到外界干擾；
19、步驟4：完成水下微細光纜布放任務后，水下微細光纜自主布放裝置的裁斷裝置執行裁剪，uuv上浮回收。
20、本專利技術的有益效果在于：
21、本專利技術提供的用于水下布放微細光纜的uuv裝置，結構緊湊合理，同時重量輕、強度高、工作阻力小，通過周身安裝的多組涵道式推進器，實現在水下執行浮潛、進退、偏航動作，在內部電子腔內集成有pixhawk控制器和樹莓派，配合水下探照燈和攝像頭，采用神經網絡pid控制算法，在水下微細光纜自主布放過程中，控制模塊獲取三軸張力傳感器檢測到的張力，并實時調節防水電機輸出的轉速，使微細光纜在水下布放過程中張力波動控制在±2％以內，降低光纜損耗至0.5db/km以內，可實現微細光纜在水下布放時的恒張力控制。
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1.一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：包括UUV外殼及安裝在UUV外殼下方的水下微細光纜自主布放裝置；所述UUV外殼周身安裝有多組涵道式推進器，用于實現UUV在水下執行浮潛、進退、偏航動作，UUV外殼內部嵌入有電子腔，在電子腔內集成有Pixhawk控制器和樹莓派，在UUV外殼前端安裝有水下探照燈和攝像頭，UUV外殼內部填充浮力材料調節衡重參數；所述水下微細光纜自主布放裝置包括防水艙和底板；所述防水艙內部設有電源模塊和控制模塊；所述底板位于防水艙下方，在底板上設有儲纜機構、三軸張力傳感器和出線導向輪；所述儲纜機構一端通過聯軸器與防水電機的輸出端連接，儲纜機構上纏繞有微細光纜線團；所述微細光纜線團的自由端通過安裝在底板上的第一出線導向輪伸出，并依次繞過三軸張力傳感器上的三組滑輪后，通過第二出線導向輪伸入至微細光纜布放輸出端，在微細光纜布放輸出端設有裁斷裝置。
2.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述防水艙前端設有半球形密封艙蓋，后端設有圓盤形密封艙蓋，前后端密封艙蓋與防水艙主體連接處設有密封圈。
3.根據權
4.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述防水電機通過支撐件安裝在底板上，支撐件使防水電機的縱向位置與儲纜機構持平，便于防水電機的輸出端與儲纜機構連接，防水電機通過聯軸器與防水編碼器連接，轉速閉環控制。
5.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述防水艙前端和后端分別通過U形連接件與底板連接。
6.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述控制模塊采用神經網絡PID控制算法用于微細光纜在水下布放時的恒張力控制；在水下微細光纜自主布放過程中，控制模塊獲取三軸張力傳感器檢測到的張力，并實時調節防水電機輸出的轉速，使微細光纜在水下布放過程中張力波動控制在±2％以內，降低光纜損耗至0.5dB/km以內。
7.根據權利要求6所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述采用神經網絡PID控制算法用于微細光纜在水下布放時的恒張力控制的具體方法為：通過預先仿真與試驗得到的數據集在上位機中訓練，建立UUV-微細光纜-水下微細光纜自主布放裝置的耦合動力學分析模型；在上位機中部署神經網絡算法，控制模塊和上位機通訊，接收上位機計算參數，通過調節防水電機輸出的轉速，實現對微細光纜的出纜速度進行調整；
8.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：所述水下微細光纜自主布放裝置通過U形掛載板安裝在UUV外殼下方，U形掛載板的環形部分套裝在防水艙中部。
9.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的UUV裝置，其特征在于：UUV執行水下微細光纜自主布放的步驟具體為：
...【技術特征摘要】
1.一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置，其特征在于：包括uuv外殼及安裝在uuv外殼下方的水下微細光纜自主布放裝置；所述uuv外殼周身安裝有多組涵道式推進器，用于實現uuv在水下執行浮潛、進退、偏航動作，uuv外殼內部嵌入有電子腔，在電子腔內集成有pixhawk控制器和樹莓派，在uuv外殼前端安裝有水下探照燈和攝像頭，uuv外殼內部填充浮力材料調節衡重參數；所述水下微細光纜自主布放裝置包括防水艙和底板；所述防水艙內部設有電源模塊和控制模塊；所述底板位于防水艙下方，在底板上設有儲纜機構、三軸張力傳感器和出線導向輪；所述儲纜機構一端通過聯軸器與防水電機的輸出端連接，儲纜機構上纏繞有微細光纜線團；所述微細光纜線團的自由端通過安裝在底板上的第一出線導向輪伸出，并依次繞過三軸張力傳感器上的三組滑輪后，通過第二出線導向輪伸入至微細光纜布放輸出端，在微細光纜布放輸出端設有裁斷裝置。
2.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置，其特征在于：所述防水艙前端設有半球形密封艙蓋，后端設有圓盤形密封艙蓋，前后端密封艙蓋與防水艙主體連接處設有密封圈。
3.根據權利要求2所述的一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置，其特征在于：所述圓盤形密封艙蓋上開設有多組穿線螺栓，防水艙內的電源模塊和控制模塊的線纜通過穿線螺栓與三軸張力傳感器、防水電機和裁斷裝置連接。
4.根據權利要求1所述的一種用于水下布放微細光纜的uuv裝置，其特征在于：所述防水電機通過支撐件安裝在底板上，支撐件使防水電機的縱向...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊志勛，董立強，王興遠，王剛，毛彥東，王澤軒，文藝卓，李孟書，趙藝博，陳佳昊，劉藝萌，黃振國，廖煌，陸俁丞，張懿馨，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：
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