CN114475993B - 水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置及方法，其中，相对流量位置计量装置对浮力调节装置进行相对式流量位置计量过程中，利用绝对流量位置计量装置对公共存储模块内的浮力装置当前流量位置进行校准；在校准时，通过绝对流量位置计量装置得到一浮力装置绝对流量计量位置，逻辑运算器将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块内的浮力装置当前流量位置；校准后，逻辑运算器基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值确定对应的浮力装置当前流量位置，并根据所确定的浮力装置当前流量位置更新公共存储模块内存储的浮力装置当前流量位置。

Description

水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置及方法

技术领域

本发明涉及一种控制装置及方法，尤其是一种水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置及方法。

背景技术

水下无人航行器能够自主的按照需要独立的在水下开展相关作业工作，随着海洋开发的广泛开展，其越来越被重视并被应用于海洋调查等相关工作中。

随着海洋深度的变化导致海水密度会随之产生变化，而不同海水密度对水下无人航行器的航行会产生很大的影响。浮力调节装置应用到水下无人航行器中后，一方面可以提高克服海水密度变化的能力，另一方面利用浮力进行驱动能诞生出一种新型的水下无人航行器(即为水下滑翔器)。

目前，水下无人航行器用的浮力装置大都利用液压的原理，通过流量计测量流量，装置简单，但这是一种增量式的测量方法。在水下无人航行器的应用中，往往需要绝对式的控制，如果利用油缸等装置进行绝对式测量设计时，必然会导致整个浮力调节的复杂性，也会导致浮力调节的稳定性以及可靠性下降，难以满足实际的应用需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置及方法，其在相对流量位置检测时，实现绝对式校准与控制，满足绝对式浮力调节的需求，简化设计，能对进油或排油进行安全保护，提高浮力调节的安全性与可靠性。

按照本发明提供的技术方案，所述水下无人航行器增量浮力调节的绝对式控制装置，包括：

公共存储模块，与逻辑运算器电连接，用于存储浮力装置当前流量位置；

浮力调节位置检测部，用于实时检测浮力调节装置的流量位置，并与逻辑运算器电连接；所述浮力调节位置检测部包括用于相对式流量位置计量的相对流量位置计量装置以及用于流量位置计量校准的绝对流量位置计量装置，其中，利用相对流量位置计量装置对浮力调节装置的流量位置计量检测时，得到相应的相对流量位置计量值，逻辑运算器利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块内存储的浮力装置当前流量位置处理，以更新公共存储模块内的浮力装置当前流量位置；

相对流量位置计量装置对浮力调节装置进行相对式流量位置计量过程中，利用绝对流量位置计量装置对公共存储模块内的浮力装置当前流量位置进行校准；在校准时，通过绝对流量位置计量装置得到一浮力装置绝对流量计量位置，逻辑运算器将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块内的浮力装置当前流量位置；校准后，逻辑运算器基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值确定对应的浮力装置当前流量位置，并根据所确定的浮力装置当前流量位置更新公共存储模块内存储的浮力装置当前流量位置。

还包括

位置指令接收转换部，接收用于控制浮力调节装置流量位置状态的流量位置指令，并将所接收的流量位置指令发送至逻辑运算器内；

逻辑运算器，根据所接收的流量位置指令确定与所述位置指令相应的目标流量位置，并将所确定的目标流量位置与读取公共存储模块内的浮力装置当前流量位置比较，以在比较后得到一流量位置调节基值；

逻辑运算器通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于与流量位置调节基值适配的流量位置调节状态，在控制浮力调节装置进入相应的流量位置调节状态后，利用浮力调节流量位置检测部对所述浮力调节装置的流量位置调节状态实时检测，以更新公共存储模块内的浮力装置当前流量位置，直至逻辑运算器所读取公共存储模块内的浮力装置当前流量位置与所述目标流量位置匹配。

所述位置指令接收转换部包括电平转换接收模块、与所述电平转换接收模块连接的接收转换缓存器以及与所述接收转换缓存器适配连接的接口连接模块，其中，通过接口连接模块与逻辑运算器连接，通过电平转换接收模块、接收转换缓存器以及接口连接模块将流量位置指令转换为TTL电平并发送到逻辑运算器内。

所述公共存储模块还存储浮力调节装置的当前流量调节状态，所述浮力调节装置的当前流量调节状态包括进油状态、排油状态或停止状态，其中，当浮力装置当前流量位置与目标流量位置匹配时，则浮力调节装置的当前流量调节状态为停止状态。

所述流量位置调节执行部包括用于驱动浮力调节装置处于排油状态的排油驱动机构以及用于驱动浮力调节装置处于进油状态的进油驱动机构；

逻辑运算器在比较目标流量位置与浮力装置当前流量位置时，若浮力装置当前流量位置小于目标流量位置时，逻辑运算器通过排油驱动机构驱动浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态，若浮力装置当前位置大于目标流量位置时，逻辑运算器通过进油驱动机构驱动浮力调节装置的流量调节状态为进油状态。

所述排油驱动机构包括与浮力调节装置适配的油泵驱动电机；所述进油驱动机构包括与浮力调节装置适配的浮力电磁阀以及浮力真空泵。

所述相对流量位置计量装置包括流量计，利用流量计进行相对式流量位置计量时，确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，则对流量计的脉冲以增加方式计数，以根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，则对流量计的脉冲以减少方式计数，并根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值。

所述绝对式计量装置包括首部接近开关以及中间接近开关，其中，利用绝对式计量装置进行绝对式流量位置计量，确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，中间接近开关被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关所在位置相对应的中间流量位置；若首部接近开关被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与首部接近开关所在位置相对应的最大流量位置；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，中间接近开关被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关所在位置相对应的中间流量位置。

在逻辑运算器内还预设置进油保护时间以及排油保护时间，

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为进油状态时，对浮力调节装置进入进油状态进行计时，当浮力调节装置进入进油状态的时间与预设置的进油保护时间匹配时，则逻辑运算器停止流量位置调节执行部的执行动作；

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为排油于状态时，对浮力调节装置进入排油状态进行计时，当浮力调节装置进入排油状态的时间与预设置的排油保护时间匹配时，则逻辑运算器停止流量位置调节执行部的执行动作。

由上述所述的绝对式控制装置执行增量浮力调节时的绝对式控制过程。

本发明的优点：在利用相对流量位置计量装置相对流量位置检测时，通过绝对流量位置计量装置实现绝对式校准与控制，满足绝对式浮力调节的需求，且在实现绝对式控制时，与现有浮力调节装置兼容，能简化设计，提高浮力调节的安全性与可靠性。

通过在逻辑运算器内设置进油保护时间以及排油保护时间，利用进油保护时间以及排油保护时间，能实现对浮力调节装置在流量状态调节处于进油状态或排油状态进行保护，提高流量位置调节时的安全性与可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构框图。

图2为本发明控制方法示意图。

图3为本发明的具体工作过程流程图。

附图标记说明：1-逻辑运算器、2-接口连接模块、3-公共存储模块、4-执行连接模块、5-检测连接模块、6-电平转换接收模块、7-接收转换缓存器、8-油泵驱动电机、9-浮力电磁阀、10-浮力真空泵、11-流量计、12-首部接近开关、13-中间接近开关。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示：为了在相对流量位置检测时，实现绝对式校准与控制，满足绝对式浮力调节的需求，本发明包括：

公共存储模块3，与逻辑运算器1电连接，用于存储浮力装置当前流量位置；

浮力调节位置检测部，用于实时检测浮力调节装置的流量位置，并与逻辑运算器1电连接；所述浮力调节位置检测部包括用于相对式流量位置计量的相对流量位置计量装置以及用于流量位置计量校准的绝对流量位置计量装置，其中，利用相对流量位置计量装置对浮力调节装置的流量位置计量检测时，得到相应的相对流量位置计量值，逻辑运算器1利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置处理，以更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置；

相对流量位置计量装置对浮力调节装置进行相对式流量位置计量过程中，利用绝对流量位置计量装置对公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置进行校准；在校准时，通过绝对流量位置计量装置得到一浮力装置绝对流量计量位置，逻辑运算器1将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置；校准后，逻辑运算器1基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值确定对应的浮力装置当前流量位置，并根据所确定的浮力装置当前流量位置更新公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置。

具体地，公共存储模块3与逻辑运算器1电连接，逻辑运算器1通过公共存储模块3能存储浮力装置当前流量位置。浮力调节装置检测部也与逻辑运算器1电连接，利用所述浮力调节装置检测部能实时检测浮力调节装置的流量位置状态。

本发明实施例中，浮力调节位置检测部包括相对流量位置计量装置以及绝对流量位置计量装置，其中，利用相对流量位置计量装置能实现相对式流量位置计量，通过相对流量位置计量装置进行流量位置计量时，能得到相对流量位置计量值，相对流量位置计量装置进行相对式流量位置计量时得到相对流量位置计量值的方式以及过程与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

在得到相对流量位置计量值后，逻辑运算器1利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置处理，所述处理具体是指将公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置加上所述相对流量位置计量值或减去所述相对流量位置计量值，浮力装置当前流量位置与相对流量位置计量值之间的运算关系与浮力调节装置当前的流量位置调节状态相关，具体与现有浮力调节位置的流量位置检测方式相一致，运算对应关系在下述说明中详细说明。逻辑运算器1利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置处理后，更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置，即将运算结果作为最新的浮力装置当前流量位置并存储在公共存储模块3内，以能实现对浮力调节装置的浮力装置当前流量位置在公共存储模块3内的锁存。

具体地，在利用相对流量位置计量装置进行流量位置计量时，存在相对流量位置计量值存在计量误差的情况，当相对流量位置计量值存在误差时，会导致公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置存在相应的误差，即是上述提到的累加误差。当累计误差较大时，影响对浮力调节装置的流量位置计量精度。

为了能实现绝对式校准，消除相对流量位置计量装置的累计误差，本发明实施例中，还包括绝对流量位置计量装置，利用所述绝对流量位置计量装置实现对流量位置计量的校准。具体工作时，相对流量位置计量装置始终对浮力调节装置进行相对式流量位置计量，而在计量过程中，利用绝对流量位置计量装置进行流量位置计量的校准。利用绝对流量位置计量装置校准时，通过绝对流量位置计量装置与浮力调节装置配合可得到一相应的浮力装置绝对流量计量位置，绝对流量位置计量装置得到的浮力装置绝对流量计量位置为与浮力调节装置相对应的绝对流量位置，所述绝对流量位置一般为一固定流量计量位置。

在得到浮力装置绝对流量计量位置后，逻辑运算器1立即将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置，即此时公共存储模块3存储的浮力装置当前流量位置更新为浮力装置绝对流量计量位置配置，通过将浮力装置绝对流量计量位置更新为公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置后，以实现所需绝对式校准。

由上述说明可知，在校准后，需要继续利用相对流量位置计量装置进行相对式流量位置计量。具体实施时，校准后，逻辑运算器1基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值运算确定对应的浮力装置当前流量位置，即对相对流量位置计量值加减运算的基础为校准后的浮力装置当前位置流量，也即是上述利用绝对流量位置计量装置得到的浮力装置绝对流量计量位置。校准后的计量时，利用相对流量位置计量装置进行相对式流量位置计量，并通过逻辑运算器1运算处理后更新公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置，具体运算处理并更新公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置的方式以及过程与上述利用相对流量位置计量装置进行相对式流量位置计量的说明相一致，具体可以参考上述说明，此处不再赘述。

本发明实施例中，利用绝对流量位置计量装置得到的浮力装置绝对流量计量位置后，立即将公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置替换为浮力装置绝对流量计量位置，以消除利用相对流量位置计量装置得到公共存储模块3内存储浮力装置当前流量位置时的累计误差。当然，在具体实施时，通过绝对流量位置计量装置与浮力调节装置配合得到浮力装置绝对流量计量位置时，公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置与所述浮力装置绝对流量计量位置所表征浮力调节装置所在的流量位置相近，而浮力装置绝对流量计量位置更能精确表征浮力调节装置当前所在的流量位置。

综上，在利用相对流量位置计量装置相对流量位置检测时，通过绝对流量位置计量装置实现绝对式校准与控制，满足绝对式浮力调节的需求，且在实现绝对式控制时，与现有浮力调节装置兼容，能简化设计，提高浮力调节的安全性与可靠性。

进一步地，还包括

位置指令接收转换部，接收用于控制浮力调节装置流量位置状态的流量位置指令，并将所接收的流量位置指令发送至逻辑运算器1内；

逻辑运算器1，根据所接收的流量位置指令确定与所述位置指令相应的目标流量位置，并将所确定的目标流量位置与读取公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置比较，以在比较后得到一流量位置调节基值；

逻辑运算器1通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于与流量位置调节基值适配的流量位置调节状态，在控制浮力调节装置进入相应的流量位置调节状态后，利用浮力调节流量位置检测部对所述浮力调节装置的流量位置调节状态实时检测，以更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置，直至逻辑运算器1所读取公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置与所述目标流量位置匹配。

具体地，位置指令接收转换部所接收的流量位置指令一般来自于水下无人航行器的主控制器，主控制器根据所在水下无人航行器的工作场景等情况产生一所需的流量位置指令，流量位置指令的具体情况可以根据需要产生确定，以能满足实际应用为准。位置指令接收转换部能将所接收到的流量位置指令发送至逻辑运算器1内，以便由逻辑运算器1进行相应的处理。逻辑运算器1一般可以采用现有常用的处理器形式，具体可以根据需要选择，以能满足实际的逻辑运算为准，此处不再列举说明。

本发明实施例中，逻辑运算器1与位置指令接收转换器、公共存储模块3、流量位置调节执行部以及浮力调节流量位置检测部适配电连接，其中，公共存储模块3内存储有表征浮力调节装置当前流量位置的浮力装置当前流量位置，公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置与利用浮力调节流量位置检测部所检测的流量位置状态适配，即逻辑运算器1将浮力调节流量位置检测部所检测的流量位置状态实时写入并存储在公共存储模块3内，以利用公共存储模块3对浮力装置当前流量位置存储，具体对公共存储模块3内写入与存储的方式与现有相一致，公共存储模块3可以采用现有常用的存储形式，以能满足浮力装置当前流量位置的写入与存储为准，此处不再赘述。

浮力调节装置可以采用现有的实施形式，一般地，浮力调节装置可包括内油馕、外油馕以及用于连接并连通内油馕与外油馕的油馕连管，内油馕、外油馕以及油馕连管的具体连接配合形成浮力调节的情况与现有相一致。流量位置调节执行部与浮力调节装置适配，即能实现控制浮力调节装置进入相应的流量位置调节状态，如进入排油状态或进油状态，具体控制浮力调节装置进入相应流量位置调节状态的方式等可与现有相一致。浮力调节流量位置检测部与浮力调节装置适配，即能检测获取浮力调节装置处于流量位置调节状态时浮力调节装置相应的流量位置，逻辑运算器1能将浮力调节流量位置检测部所检测的流量位置写入公共存储模块3内，以配置更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置。

逻辑运算器1在接收到流量位置指令后，对所述流量位置指令解析后即可得到所述位置指令相应的目标流量位置，具体对流量位置指令解析的方式以及过程与流量位置指令的具体形式相关，以能匹配流量位置指令为准。在得到目标流量位置后，逻辑运算器1读取公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置，并将目标流量位置与浮力装置当前流量位置进行比较，根据具体的比较结果可得到流量位置调节基值，一般地，流量位置调节基值即为目标流量位置与浮力装置当前流量位置之间的差值。

具体实施时，当流量位置调节基值为非0时，则表明目标流量位置与浮力装置当前流量位置间不匹配，所述不匹配具体是指浮力装置当前流量位置与目标流量位置不一致，或者浮力装置当前流量位置与目标流量位置之间的差值在允许的范围之外，所述差值允许的范围具体与实际控制要求相关，可以根据实际需要确定。流量位置调节基值为非0时，逻辑运算器1需要通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于与流量位置调节基值适配的流量位置调节状态，即浮力调节装置处于的流量位置调节状态与流量位置调节基值的大小相适配，从而在调节后使得流量位置调节基值最终为0或浮力装置当前流量位置与流量目标位置相一致，此时，浮力装置当前流量位置与目标流量位置间匹配。

本发明实施例中，通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于相应的流量位置调节状态后，需要将浮力调节装置流量调节后的当前流量位置实时更新并存储在公共存储模块3内，即公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置应始终与浮力调节装置的当前流量位置相一致。具体实施时，浮力调节装置的流量位置变化后，利用浮力调节流量位置检测部对所述浮力调节装置的流量位置调节状态实时检测，并可将浮力调节流量位置检测部检测的流量位置写入公共存储模块3内，以更新浮力装置当前流量位置。

具体实施时，通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于相应的流量位置调节状态后，浮力调节装置的流量位置会相应变化，通过浮力调节流量位置检测部实时检测获取相应的流量位置状态，并将所检测获取的流量位置状态写入公共存储模块3内，以更新浮力装置当前流量位置，逻辑运算器1读取更新后的浮力装置当前流量位置。浮力调节流量位置检测部的具体实现位置检测的方式以及过程可以参考上述说明，此处不再赘述。

具体工作时，重复上述流量位置调节-流量位置检测-更新当前流量位置-当前流量位置读取的过程，直至逻辑运算器1所读取的浮力装置当前流量位置与目标流量位置匹配。浮力装置当前流量位置与目标流量位置匹配，具体可以参考上述说明，此处不再赘述。

进一步地，所述位置指令接收转换部包括电平转换接收模块6、与所述电平转换接收模块6连接的接收转换缓存器7以及与所述接收转换缓存器7适配连接的接口连接模块2，其中，通过接口连接模块2与逻辑运算器1连接，通过电平转换接收模块6、接收转换缓存器7以及接口连接模块2将流量位置指令转换为TTL电平并发送到逻辑运算器1内。

本发明实施例中，通过电平转换接收模块6能实现电平转换，如采用采用RS232的通信方式时，电平转换接收模块6可采用MAX3232芯片，当采用其他通信方式时，电平转换接收模块6以能与通信方式匹配即可。电平转换接收模块6负责进行相关电平转化，考虑到指令执行速度远远低于接收速度，增加接收转换缓存器7直接与电平转换接收模块6连接用于快速指令存储，通过慢速输出的方式送给逻辑运算器1逐条执行相关指令。

接收转换缓存器7以及接口连接模块2均可以采用现有常用的形式，以能将流量位置指令以TTL(transistor transistor logic)电平方式发送到逻辑运算器1内为准，此处不再一一列举说明。此外，逻辑运算器1与公共存储模块3间采用I2C总线方式连接。逻辑运算器1通过检测连接模块5与相对流量位置计量装置以及绝对式计量装置适配连接，检测连接模块5具体可以采用现有常用的形式，以能实现与逻辑运算器1适配连接为准。

进一步地，所述公共存储模块3还存储浮力调节装置的当前流量调节状态，所述浮力调节装置的当前流量调节状态包括进油状态、排油状态或停止状态，其中，当浮力装置当前流量位置与目标流量位置匹配时，则浮力调节装置的当前流量调节状态为停止状态。

图1中，公共存储模块3内存储的当前位置即为上述说明的浮力装置当前流量位置，当前状态即为当前流量调节状态。具体实施时，当前流量调节状态包括进油状态、排油状态或停止状态，由上述说明可知，浮力调节装置的当前流量调节状态与流量位置调节基值对应或匹配，即由流量位置调节基值确定浮力调节装置的当前流量调节状态。

进一步地，所述流量位置调节执行部包括用于驱动浮力调节装置处于排油状态的排油驱动机构以及用于驱动浮力调节装置处于进油状态的进油驱动机构；

逻辑运算器1在比较目标流量位置与浮力装置当前流量位置时，若浮力装置当前流量位置小于目标流量位置时，逻辑运算器1通过排油驱动机构驱动浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态，若浮力装置当前位置大于目标流量位置时，逻辑运算器1通过进油驱动机构驱动浮力调节装置的流量调节状态为进油状态。

具体地，若浮力装置当前流量位置小于目标流量位置时，逻辑运算器1通过排油驱动机构驱动浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态，若浮力装置当前位置大于目标流量位置时，逻辑运算器1通过进油驱动机构驱动浮力调节装置的流量调节状态为进油状态。

如图1所示，所述排油驱动机构包括与浮力调节装置适配的油泵驱动电机8；所述进油驱动机构包括与浮力调节装置适配的浮力电磁阀9以及浮力真空泵10。

本发明实施例中，流量位置调节执行部还包括执行连接模块4，通过执行连接模块4与逻辑运算器1以IO方式连接。排油驱动机构、进油驱动机构均通过执行连接模块4与逻辑运算器1间适配连接。具体实施时，可利用油泵驱动电机8实现排油，利用浮力电磁阀9以及浮力真空泵10实现所需的进油，具体排油、进油的方式等均与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

进一步地，所述相对流量位置计量装置包括流量计11，利用流量计11进行相对式流量位置计量时，确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，则对流量计11的脉冲以增加方式计数，以根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，则对流量计11的脉冲以减少方式计数，并根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值。

本发明实施例中，流量计11可以采用现有常用的脉冲计数方式进行流量位置计量的形式。当然，在利用流量计11进行相对式流量位置计量时，需要先确定浮力调节装置的当前流量调节状态。

具体工作时，当确定浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，对流量计11的脉冲以增加方式计数，并根据脉冲计数值得到相应的相对流量位置计量值；而浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，则对流量计11的脉冲以减少方式计数，并根据脉冲计数值得到相应的相对流量位置计量值。利用流量计11的脉冲计数确定相对流量位置计量值的方式以及过程均与现有相一致，此处不再赘述。

此外，在得到相对流量位置计量值后，逻辑运算器1根据排油状态或进油状态，将公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置与所述相对流量位置计量值加减，如当为排油状态时，将浮力装置当前流量位置加上相对流量位置计量值，并将加法运算后的值作为浮力装置当前流量位置；而为进油状态时，将浮力装置当前流量位置减去所述相对流量位置计量值，并将减法运算后的值作为浮力装置当前流量位置。逻辑运算器1将运算后的结果写入公共存储模块3内，以更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置。

进一步地，所述绝对式计量装置包括首部接近开关12以及中间接近开关13，其中，利用绝对式计量装置进行绝对式流量位置计量时，先确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，中间接近开关13被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关13所在位置相对应的中间流量位置；若首部接近开关12被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与首部接近开关12所在位置相对应的最大流量位置；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，中间接近开关13被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关13所在位置相对应的中间流量位置。

本发明实施例中，绝对式计量装置主要用于消除相对流量位置计量检测的误差，完成绝对式位置更新。具体实施时，绝对式计量装置一般可包括首部接近开关12以及中间接近开关13，首部接近开关12、中间接近开关13具体可采用现有常用接近开关的形式，首部接近开关12、中间接近开关13具体可以设置于所需的流量计量位置，如将中间接近开关13设置于中间流量位置，而首部接近开关12设置于最大流量位置，中间流量位置、最大流量位置与浮力调节装置间的具体对应情况以及浮力调节装置的当前流量调节状态相关。

一般地，中间接近开关13设置的中间流量位置可以为0L位置，而首部接近开关12设置的最大流量位置可以根据浮力调节装置的工作参数确定，如浮力调节装置的流量最大为5.6L时，则最大流量位置即为+5.6；即浮力装置绝对流量计量位置可以为0L位置或5.6L位置，通过逻辑运算器1将公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置配置为0L位置或+5.6L位置，浮力装置当前流量位置的具体情况与中间接近开关13、首部接近开关12相应被触发的状态相关，即中间接近开关13被触发时，将公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置配置为0L位置；而首部接近开关12倍触发时，将公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置配置为+5.6L位置。

具体工作时，当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，中间接近开关13被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关13所在位置相对应的中间流量位置；若首部接近开关12被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与首部接近开关12所在位置相对应的最大流量位置。具体地，首部接近开关12与中间接近开关13所安装的流量位置不同，因此，中部接近开关13与首部接近开关12不会同时被触发。

此外，当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，中间接近开关13被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关13所在位置相对应的中间流量位置，具体可以参考上述说明，此处不再具体列举说明。

综上，根据浮力调节装置的当前流量位置调节状态，利用中部接近开关13以及首部接近开关12能实现流量位置的绝对检测计量与校准。

进一步地，为了能实现进油状态与排油状态的保护，在逻辑运算器1内还预设置进油保护时间以及排油保护时间，

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为进油状态时，对浮力调节装置进入进油状态进行计时，当浮力调节装置进入进油状态的时间与预设置的进油保护时间匹配时，则逻辑运算器1停止流量位置调节执行部的执行动作；

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为排油于状态时，对浮力调节装置进入排油状态进行计时，当浮力调节装置进入排油状态的时间与预设置的排油保护时间匹配时，则逻辑运算器1停止流量位置调节执行部的执行动作。

本发明实施例中，进油保护时间、排油保护时间具体可以根据实际应用场景需求确定，如根据正常工作状态向对进油时间、排油时间统计，然后根据应用需求设置所需的进油保护时间以及排油保护时间，即在不影响进油与排油工作状态的情况下，以能满足实际的进油保护或排油保护为准。具体实施时，可利用逻辑运算器1内的计时器或与逻辑运算器1连接的计时器实现计时。浮力调节装置进入进油状态的时间与预设置的进油保护时间匹配，具体是指进入进油状态的时间与预设置的进油保护时间一致，或两者的差值位于一个允许的范围内；进入排油状态的时间与预设置的排油保护时间匹配的具体情况相一致，此处不再赘述。

逻辑运算器1停止流量位置调节执行部的执行动作，从而能停止浮力调节装置当前的进油状态或排油状态，达到所需的进油保护或排油保护。

综上，可得到本发明水下无人航行器增量浮力调节的绝对式控制方法，具体地，至少包括：

公共存储模块3，与逻辑运算器1电连接，用于存储浮力装置当前流量位置；

浮力调节位置检测部，用于实时检测浮力调节装置的流量位置，并与逻辑运算器1电连接；所述浮力调节位置检测部包括用于相对式流量位置计量的相对流量位置计量装置以及用于流量位置计量校准的绝对流量位置计量装置，其中，利用相对流量位置计量装置对浮力调节装置的流量位置计量检测时，得到相应的相对流量位置计量值，逻辑运算器1利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置处理，以更新公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置；

相对流量位置计量装置对浮力调节装置进行相对式流量位置计量过程中，利用绝对流量位置计量装置对公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置进行校准；在校准时，通过绝对流量位置计量装置得到一浮力装置绝对流量计量位置，逻辑运算器1将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块3内的浮力装置当前流量位置；校准后，逻辑运算器1基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值确定对应的浮力装置当前流量位置，并根据所确定的浮力装置当前流量位置更新公共存储模块3内存储的浮力装置当前流量位置。

具体地，逻辑运算器1、位置指令接收转换部、公共存储模块3、流量位置调节执行部以及浮力调节位置检测部的具体情况，以及具体配合实现对浮力调节装置的增量浮力调节的绝对式控制过程均可以参考上述说明，此处不再赘述。

如图2和图3所示，具体工作时，主要包括四个线程，分别为：主流程线程、流量相对式计量检测线程、接近开关绝对式校准线程、超时保护线程，其中，四个线程通过浮力装置当前流量位置以及浮力调节装置的当前流量调节状态实现信息的交互，从而完成整个浮力调节时的控制。对主流程线程，主要通过接收流量位置指令，并将目标流量位置与浮力装置当前流量位置比较，进而流量位置调节执行部驱动浮力调节装置处于相应的当前流量调节状态。对流量相对式计量检测线程、接近开关绝对式校准线程通过获得主流程线程中浮力调节装置处于进油状态或排油状态时，实现相应流量位置的检测，为主流程线程提供位置决策的基础。超时保护线程，通过对进油状态或排油状态的计时，以达到超时保护的目的。

上述主流程线程、流量相对式计量检测线程、接近开关绝对式校准线程、超时保护线程具体配合实现对浮力调节装置的增量浮力调节的绝对式控制过程可以参考上述说明，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是，包括：

公共存储模块(3)，与逻辑运算器(1)电连接，用于存储浮力装置当前流量位置；

浮力调节位置检测部，用于实时检测浮力调节装置的流量位置，并与逻辑运算器(1)电连接；所述浮力调节位置检测部包括用于相对式流量位置计量的相对流量位置计量装置以及用于流量位置计量校准的绝对流量位置计量装置，其中，利用相对流量位置计量装置对浮力调节装置的流量位置计量检测时，得到相应的相对流量位置计量值，逻辑运算器(1)利用所述相对流量位置计量值对公共存储模块(3)内存储的浮力装置当前流量位置处理，以更新公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置；

相对流量位置计量装置对浮力调节装置进行相对式流量位置计量过程中，利用绝对流量位置计量装置对公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置进行校准；在校准时，通过绝对流量位置计量装置得到一浮力装置绝对流量计量位置，逻辑运算器(1)将所述浮力装置绝对流量计量位置配置为公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置；校准后，逻辑运算器(1)基于校准后的浮力装置当前位置流量以及通过相对流量位置计量装置得到的相对流量位置计量值确定对应的浮力装置当前流量位置，并根据所确定的浮力装置当前流量位置更新公共存储模块(3)内存储的浮力装置当前流量位置。

2.根据权利要求1所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：还包括

位置指令接收转换部，接收用于控制浮力调节装置流量位置状态的流量位置指令，并将所接收的流量位置指令发送至逻辑运算器(1)内；

逻辑运算器(1)，根据所接收的流量位置指令确定与所述位置指令相应的目标流量位置，并将所确定的目标流量位置与读取公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置比较，以在比较后得到一流量位置调节基值；

逻辑运算器(1)通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置处于与流量位置调节基值适配的流量位置调节状态，在控制浮力调节装置进入相应的流量位置调节状态后，利用浮力调节流量位置检测部对所述浮力调节装置的流量位置调节状态实时检测，以更新公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置，直至逻辑运算器(1)所读取公共存储模块(3)内的浮力装置当前流量位置与所述目标流量位置匹配。

3.根据权利要求2所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述位置指令接收转换部包括电平转换接收模块(6)、与所述电平转换接收模块(6)连接的接收转换缓存器(7)以及与所述接收转换缓存器(7)适配连接的接口连接模块(2)，其中，通过接口连接模块(2)与逻辑运算器(1)连接，通过电平转换接收模块(6)、接收转换缓存器(7)以及接口连接模块(2)将流量位置指令转换为TTL电平并发送到逻辑运算器(1)内。

4.根据权利要求2所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述公共存储模块(3)还存储浮力调节装置的当前流量调节状态，所述浮力调节装置的当前流量调节状态包括进油状态、排油状态或停止状态，其中，当浮力装置当前流量位置与目标流量位置匹配时，则浮力调节装置的当前流量调节状态为停止状态。

5.根据权利要求2所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述流量位置调节执行部包括用于驱动浮力调节装置处于排油状态的排油驱动机构以及用于驱动浮力调节装置处于进油状态的进油驱动机构；

逻辑运算器(1)在比较目标流量位置与浮力装置当前流量位置时，若浮力装置当前流量位置小于目标流量位置时，逻辑运算器(1)通过排油驱动机构驱动浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态，若浮力装置当前位置大于目标流量位置时，逻辑运算器(1)通过进油驱动机构驱动浮力调节装置的流量调节状态为进油状态。

6.根据权利要求5所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述排油驱动机构包括与浮力调节装置适配的油泵驱动电机(8)；所述进油驱动机构包括与浮力调节装置适配的浮力电磁阀(9)以及浮力真空泵(10)。

7.根据权利要求2至6任一项所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述相对流量位置计量装置包括流量计(11)，利用流量计(11)进行相对式流量位置计量时，确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，则对流量计(11)的脉冲以增加方式计数，以根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，则对流量计(11)的脉冲以减少方式计数，并根据脉冲计数值得到对应的相对流量位置计量值。

8.根据权利要求2至6任一项所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：所述绝对式计量装置包括首部接近开关(12)以及中间接近开关(13)，其中，利用绝对式计量装置进行绝对式流量位置计量，确定浮力调节装置的当前流量调节状态；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为排油状态时，中间接近开关(13)被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关(13)所在位置相对应的中间流量位置；若首部接近开关(12)被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与首部接近开关(12)所在位置相对应的最大流量位置；

当浮力调节装置的当前流量调节状态为进油状态时，中间接近开关(13)被所述浮力调节装置触发时，则浮力装置绝对流量计量位置为与中间接近开关(13)所在位置相对应的中间流量位置。

9.根据权利要求1至6任一项所述的水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制装置，其特征是：在逻辑运算器(1)内还预设置进油保护时间以及排油保护时间，

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为进油状态时，对浮力调节装置进入进油状态进行计时，当浮力调节装置进入进油状态的时间与预设置的进油保护时间匹配时，则逻辑运算器(1)停止流量位置调节执行部的执行动作；

通过流量位置调节执行部控制浮力调节装置进入的流量调节状态为排油于状态时，对浮力调节装置进入排油状态进行计时，当浮力调节装置进入排油状态的时间与预设置的排油保护时间匹配时，则逻辑运算器(1)停止流量位置调节执行部的执行动作。

10.一种水下无人航行器增量式浮力调节的绝对控制方法，其特征是：由上述权利要求1～权利要求9任一项所述的绝对式控制装置执行增量浮力调节时的绝对式控制过程。

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