長續(xù)航力AUV多學(xué)科優(yōu)化評估模型
近日，中國科學(xué)院沈陽自動化研究所在長續(xù)航力AUV（自主水下機器人）的基礎(chǔ)研發(fā)方面取得新進展，相關(guān)成果以《基于多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計框架的長航程自主水下機器人概念設(shè)計》為題發(fā)表在海洋工程領(lǐng)域國際頂級期刊《海洋工程》上。
長航程AUV的續(xù)航能力和其自身的航行阻力、可攜帶的電池量以及搭載的設(shè)備載荷等密切相關(guān)，同時還需要耐壓能力，設(shè)計過程中需要考慮的耦合因素較為復(fù)雜。針對現(xiàn)有長航程AUV總體設(shè)計中缺乏定量性表征的技術(shù)現(xiàn)狀，綜合考慮AUV外型學(xué)科、流體學(xué)科、結(jié)構(gòu)學(xué)科和能源學(xué)科等多學(xué)科性能，科研團隊建立了包含AUV水動力性能評估、耐壓殼設(shè)計、能耗估計等多考慮因素的長航程AUV多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計框架。
沈陽自動化所海洋機器人前沿技術(shù)中心研發(fā)團隊提出了一種自適應(yīng)代理集成方法來替代計算昂貴的水動力分析過程，采用CCS規(guī)范推薦的方法進行金屬材料耐壓殼設(shè)計，采用經(jīng)典層壓理論和Tsai-Wu準(zhǔn)則對復(fù)合耐壓殼進行設(shè)計，最后通過能量消耗模型評估AUV續(xù)航能力?；赑SO全局搜索算法的驅(qū)動，在方案設(shè)計階段，通過代入材料特性、外附體特性、AUV航控功耗、執(zhí)行機構(gòu)效率等工程數(shù)據(jù)，即可獲得AUV在設(shè)計約束下的最優(yōu)外徑、最優(yōu)航速等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。
針對大范圍海洋自主移動觀測需求，基于所提出的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計框架，研發(fā)團隊研制了“海鯨2000”輕型長續(xù)航力AUV?！昂ｖL2000”AUV優(yōu)異的續(xù)航能力表現(xiàn)證明了所提出的多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計方法作為初步設(shè)計分析工具的價值。
該研究得到了國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃、中國科學(xué)院先導(dǎo)專項、機器人學(xué)國家重點實驗室、遼寧振興人才計劃等大力支持。
