1．1研究背景与意义

水下机器人按照功能不同，分为探测类，试验类。探测类水下机器人主要用于探测海洋，试验类的机器人主要用于特种装备的实验。本文提出的是一种并联式水下机器人，亦可称为水下试验平台，用于特种装备的水下试验，水下试验平台的设计可以提升我国潜艇中高航速水动力噪声、新型推进器和水动力性能研究的试验能力，也能大大降低特种装备的成本和风险。

水下试验平台的升潜控制主要通过柔性钢索来实现，通过竖直钢缆连接到锚点，而系泊绞盘通过斜缆连接到锚点上，锚、绞盘和缆索一起构成平台的柔性升降机构，在平台内放置8个压载舱，通过控制高压气阀，改变平台内的的水量，来调节浮力。平台的升潜控制是实现平台水下试验功能的必备环节。所以本文重点设计平台的升潜控制系统。

1.2研究现状

由于该平台本质上是一个大的柔性水下并联机器人，可以借鉴很多相关的工作。然而，该平台的难点在于：动态建模和控制器的设计，关于这两点，国内外的研究情况如下：

水下机器人的传统建模方法包括:拉格朗日法；Dasugpta和鲁斯考虑了机构节点的摩擦,采用牛顿-欧拉法建立了6自由度并联机器人的动力学方程。Geike和Mcphee利用虚拟工作原理和符号法分析了全机动性parl -allel机制的自动建模动态。Codourey建立了基于拉格朗日方程的并联机构的动力学模型，并建立了基于病毒的工作原理。Liu et al.基于拉格朗日方程，在位置和姿态的广义坐标下，建立了基于拉格朗日方程的并联机器人的动力学模型，并利用雅可比矩阵求出了关节空间的驱动力。Piras et al 虑了弹性杆的轴向弹性，研究了基于有限元理论和分析方法的3-PRR平面并联机器人的动力学^[2-5]。

控制器的设计国内外的的研究主要有：李和Salcudean提出了一种反向空间压力反馈控制器，该控制器是一个倒置、顶板的Stewart平台，具有良好的稳定性和鲁棒性。Lee et al.设计了基于计算扭矩的线性H1控制方法，实现了Stewart平台的精确控制。Jantapremjit和Wilson、Rhif、Kima和Shin采用了一种集成的滑模控制方法来进行鲁棒性运动控制。Ge等人基于模型预测和数据驱动技术提供了一种解耦的自适应控制方法。Li和Lee设计了一种自适应非线性控制器，用于水下航行器的深度控制，在潜水角度不受限制。Antonelliet.提出了一种自适应的锥-trol定律，该定律考虑了影响跟踪性能的水动力参数^[3-6]。

国内外的研究工作主要针对理论展开，本项目组主要侧重于工程应用的设计，本文的内容主要有水下平台升潜控制系统的硬件设计、以及软件实现。

2. 研究的基本内容与方案

2．1研究内容

本文首先进行系统组成的设计、其次进行试验平台升潜控制系统的工作流程设计，然后进行试验平台下潜及上浮阶段姿态控制技术，最后进行升潜控制系统软件实现以及系统调试。

2.2研究目标

完成水下并联机器人升潜系统的设计，并到达如下指标：

a)在使用驱动系统的工况中，控制转动平台主体下潜至井底或上浮至水面；