水下资源是自然资源的一个重要组成部分。随着人类资源需求的不断提高,水下资源的勘探开发越来越被重视。
由于水下并不具备人类正常的生存条件,因此,为了保证安全,针对水下资源的勘探开发作业需要尽量实现无人化操作,这就要求水下作业设备要具备很高的自动化水平。在现有技术中,通常使用水下机器人实现无人化水下作业。
由于水下环境不同于地上环境,通常的地面环境下的设备无法直接用于水下环境。用于水下环境作业的设备必须考虑到液体泄漏带来的漏电、流体阻力以及浮力等多种环境影响因素,尤其的,针对深水环境,还需要考虑深水环境下的环境高压。这就使得水下机器人的设计难度远远高于地面设备,不仅大大提高了水下机器人的成本,而且由于技术限制,水下机器人的功能也远远弱于地面机器人,大大提高了水下资源的勘探开发难度。
水下机器人控制系统,具有如下有益效果和优点:
(1)将控制系统分布式、模块化设计成传感器模块、控制器模块、多个推进器和能源供应模块,形成水下机器人的多个相对独立的节点,减轻控制器模块的压力,便于系统布设及维护;
(2)FPGA单元能够通过HPS端接收主控单元输出的鲁棒控制器的输入值,并能够利用FPGA单元的并行特性实现鲁棒控制器的高维度矩阵运算,解决了传统控制单元计算高维度矩阵带来的实时性问题,实时性及准确性高,确保水下机器人可靠控制;
(3)FPGA单元计算出的鲁棒控制器的输出值也会通过HPS端发送至主控单元,实现FPGA单元和主控单元之间的双线程通信,提高通信速度及通信可靠性。
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