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沈阳自动化所在长续航力AUV多学科优化方面取得新进展

撰稿: 沈阳自动化研究所 发布时间:2022-05-23
  
长续航力AUV多学科优化评估模型
  近日,中国科学院沈阳自动化研究所在长续航力AUV(自主水下机器人)的基础研发方面取得新进展,相关成果以《基于多学科优化设计框架的长航程自主水下机器人概念设计》为题发表在海洋工程领域国际顶级期刊《海洋工程》上。
  长航程AUV的续航能力和其自身的航行阻力、可携带的电池量以及搭载的设备载荷等密切相关,同时还需要耐压能力,设计过程中需要考虑的耦合因素较为复杂。针对现有长航程AUV总体设计中缺乏定量性表征的技术现状,综合考虑AUV外型学科、流体学科、结构学科和能源学科等多学科性能,科研团队建立了包含AUV水动力性能评估、耐压壳设计、能耗估计等多考虑因素的长航程AUV多学科优化设计框架。 
  沈阳自动化所海洋机器人前沿技术中心研发团队提出了一种自适应代理集成方法来替代计算昂贵的水动力分析过程,采用CCS规范推荐的方法进行金属材料耐压壳设计,采用经典层压理论和Tsai-Wu准则对复合耐压壳进行设计,最后通过能量消耗模型评估AUV续航能力。基于PSO全局搜索算法的驱动,在方案设计阶段,通过代入材料特性、外附体特性、AUV航控功耗、执行机构效率等工程数据,即可获得AUV在设计约束下的最优外径、最优航速等关键技术指标。 
  针对大范围海洋自主移动观测需求,基于所提出的多学科优化设计框架,研发团队研制了“海鲸2000”轻型长续航力AUV。“海鲸2000”AUV优异的续航能力表现证明了所提出的多学科优化设计方法作为初步设计分析工具的价值。 
  该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国科学院先导专项、机器人学国家重点实验室、辽宁振兴人才计划等大力支持。