深海剖面浮标上浮运动能耗优化及控制策略

摘要

主动排油上浮过程是剖面浮标的应用中最耗能的环节之一,直接影响到剖面浮标的续航能力,本文通过对剖面浮标运动特性及其耗能原因分析,建立了剖面浮标上浮运动过程动力学模型,并基于能量转化分析,利用变分法推导了剖面浮标在给定时间、给定深度条件下所对应的最为节能的上浮速度。在此基础上设置了速度区间并提出了有效的闭环控制算法,使得浮标在上浮过程中的速度严格保持在此速度区间内,最终实现了节能和节时的兼顾。