大连理工大学于大鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利定深定速水下二级拖曳系统及其控制方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121671809B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610197177.8,技术领域涉及:B63B35/68;该发明授权定深定速水下二级拖曳系统及其控制方法是由于大鹏;冯蓉;陈云飞;张天翔;王梦茹设计研发完成,并于2026-02-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本定深定速水下二级拖曳系统及其控制方法在说明书摘要公布了:定深定速水下二级拖曳系统及其控制方法,其属于水下装备技术领域。该系统中拖曳母船通过主拖缆连接压载器,压载器通过副拖缆连接拖体平台;传感检测模块实时采集拖体系统和拖体平台的信号并传输至上位机;上位机中的PID控制模块基于目标深度和姿态,对实际信号与目标信号的偏差进行PID运算,输出闭环控制指令至执行机构,通过调节拖体尾翼攻角,实现拖体系统在复杂海洋环境下的高精度定深定速控制。通过压载器降低母船运动及波浪等环境因素对拖体平台稳定性的干扰,结合PID控制算法的动态校正能力,提升系统的抗干扰性和控制精度,使姿态角误差≤±1°,广泛应用于海洋资源勘探、水下环境监测、水文数据采集等场景。
本发明授权定深定速水下二级拖曳系统及其控制方法在权利要求书中公布了:1.定深定速水下二级拖曳系统,该系统采用拖曳母船1通过线缆连接拖体平台9,其特征在于:所述拖曳母船1上设置上位机2,拖体平台9内设置伺服电机16、深度速度传感器12、PID控制器13和姿态角测量仪14,拖体平台9的尾部设置十字形尾翼即垂直尾翼10和水平尾翼11,垂直尾翼10固定在拖体平台9上,用于抵抗水流作用下拖体平台的横滚运动;水平尾翼11由伺服电机16控制攻角的调整,为拖体平台提供升力; 所述线缆上通过滑轮6设置压载器5,压载器5将线缆分为主拖缆4和副拖缆7,主拖缆4为拖曳母船1与压载器5之间的线缆,副拖缆7为压载器5与拖体平台9的拖曳点8之间的线缆; 所述拖曳母船1上设置上位机2,上位机2中集成拖曳系统的控制方法,用于构建拖体平台的运动控制方程,根据实际海洋数据预设流速、重浮力参数,仿真拖体平台在不同拖速、不同海况下的拖曳情况;基于压载器状态下的拖体平台9的姿态角输入PID算法通过PID控制器13和伺服电机16对拖体平台9姿态进行修正; 该系统的控制方法,包括以下步骤: S1、采用静态建模的方法建立拖体平台的拖曳力、重力、浮力、拖体水动力及尾翼水动力的关系,构建拖体平台的运动方程,包括平动运动方程和转动运动方程;得到拖体平台的实际姿态角:俯仰角、横滚角及偏航角; S2、构建拖曳系统平动与转动非线性运动的动态耦合,将总的质量矩阵与广义加速度相乘,同时系统的平动速度与角速度通过叉乘运算,与质量矩阵耦合生成科氏-离心力项,最终,总质量矩阵与广义加速度的乘积加科氏-离心力项的合力与外界施加的平动广义力、转动广义力矩相等;得到拖体平台的六个自由度的加速度:线性加速度和惯性加速度; S3、通过PID控制算法及执行器耦合控制,控制回路采用PID控制策略,确保其在水下保持水平航行姿态,姿态偏差不超过±1°。
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