CN116007977A - 适用于自动升降装置的运行模拟方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于自动升降装置的运行模拟方法，自动升降装置适用于带动勘测设备在水下做升降运动，自动升降装置包括主体单元，主体单元包括第一蓄能器和内油囊，运行模拟方法包括：S100：利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境；S200：基于水下环境数据集和自动升降装置的参数，计算自动升降装置下降或上浮过程中，主体单元在预设深度时由于压力变化导致的压力储油量或压力排油量的变化；以及S300：基于压力储油量或压力排油量的变化，在压力环境下，控制压力环境模拟单元的压力调节组件向主体单元输送液压油或控制压力调节组件接收来自主体单元的液压油，以模拟自动升降装置下降或上浮。

Description

适用于自动升降装置的运行模拟方法

技术领域

本发明涉及水下勘测技术领域，尤其涉及一种适用于带动勘测设备做升降运动的自动升降装置的运行模拟方法。

背景技术

自动升降装置通过带动勘测设备在水下进行升降运动，可以实现对水下环境进行勘测，因此，对于自动升降装置的研究对于水下无人勘测工作的正常进行有着重要意义。

为了满足勘测工作长期性、连续性、实时性的需求，需要保证在自动升降装置运行过程中可以保持长期性、连续性和具有较快的反应速度。但是，目前验证自动升降装置运行过程的实验，实验试验时间长，实验成本高，易造成浪费。

发明内容

为至少部分地克服上述提及的至少一种或者其它发明的技术缺陷，本发明的至少一种实施例提出了一种升降装置的驱动方法，通过利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境，可以模拟自动升降装置在水下的工作状态，以实现检测性能的目的。

根据本发明的一个方面，提供了一种升降装置的驱动方法，上述自动升降装置适用于带动勘测设备在水下做升降运动，上述自动升降装置包括主体单元，上述主体单元包括第一蓄能器和内油囊，上述运行模拟方法包括：S100：利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境；S200：基于水下环境数据集和上述自动升降装置的参数，计算上述自动升降装置下降或上浮过程中，主体单元在预设深度时由于压力变化导致的压力储油量或压力排油量的变化；以及S300：基于上述压力储油量或上述压力排油量的变化，在上述压力环境下，控制上述压力环境模拟单元的压力调节组件向上述主体单元输送液压油或控制上述压力调节组件接收来自上述主体单元的液压油，以模拟上述自动升降装置下降或上浮。

根据本发明实施例，在步骤S300中，还包括：在上述压力调节组件的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，由加压支路向上述压力调节组件输送液压油，以向上述压力调节组件施加压力；以及在上述压力调节组件的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，由上述压力调节组件向常压支路排出液压油，以降低上述压力调节组件的压力。

根据本发明实施例，上述压力调节组件包括推杆，上述推杆将上述压力调节组件分隔为第一腔体和第二腔体，上述推杆的移动改变上述第一腔体和上述第二腔体在上述压力调节组件内的体积比。其中，上述控制上述压力环境模拟单元的压力调节组件向上述主体单元输送液压油包括：控制压力调节组件中的第一腔体向上述主体单元输送液压油。上述控制上述压力调节组件接收来自上述主体单元的液压油包括：控制上述第一腔体接收来自上述主体单元的液压油。其中，在上述第一腔体内的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，控制上述压力调节组件中的第二腔体与上述加压支路连通，以增加上述第一腔体内的压力，在上述压力调节组件的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，控制上述第二腔体与上述常压支路连通，以减小上述第一腔体内的压力。

根据本发明实施例，上述控制上述压力调节组件中的第二腔体与上述加压支路连通，以增加上述第一腔体内的压力包括：利用第一控制组件控制上述第二腔体与上述加压支路连通；利用上述加压支路抽取第一油箱中的液压油至上述第二腔体，以增加上述第一腔体内的压力。上述控制上述压力调节组件中的第二腔体与上述常压支路连通，以减小上述第一腔体内的压力包括：利用第一控制组件控制上述第二腔体与上述常压支路连通；利用上述常压支路接收来自上述第二腔体的液压油至上述第一油箱中，以减小上述第一腔体内的压力。

根据本发明实施例，上述利用上述加压支路抽取第一油箱中的液压油至上述第二腔体包括：利用上述加压支路中的第一电机抽取上述第一油箱的液压油并输送至上述第二腔体。其中，上述电机抽取的液压油经上述第二蓄能器缓冲后输送至上述第二腔体；在上述电机抽取的液压油的压力值超出预设压力值的情况下，液压油经由溢流阀流回上述第一油箱。

根据本发明实施例，控制上述压力环境模拟单元的压力调节组件向上述主体单元输送液压油包括：利用上述主体单元中的第二控制组件，控制上述内油囊与上述压力环境模拟单元连通，以使液压油由上述压力环境模拟单元流出至上述内油囊。控制上述压力调节组件接收来自上述主体单元的液压油包括：利用上述第二控制组件，控制上述第一蓄能器与上述压力环境模拟单元连通，以使液压油由上述第一蓄能器流向上述压力环境模拟单元。

根据本发明实施例，还包括：基于上述水下环境数据集，利用第一相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第一温度环境。其中，上述第一相变换热模拟单元包括水箱、相变换热装置、制热机组和制冷机组。其中，上述第一温度环境表征为在预设深度情况下，上述自动升降装置所处的温度环境。

根据本发明实施例，上述基于上述水下环境数据集，模拟自动升降装置的第一温度环境包括：控制上述第一相变换热模拟单元中水箱内的温度保持在相变温度以上，以模拟上述自动升降装置处于高于第一预设模拟温度的环境；控制上述水箱内的温度保持在相变温度以下，以模拟上述自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境。

根据本发明实施例，该方法还包括：利用第一单向阀控制液压油由上述内油囊单向流入上述第一相变换热模拟单元；利用第二单向阀控制液压油由上述第一相变换热模拟单元流入上述第一蓄能器。

根据本发明实施例，该方法还包括：基于上述水下环境数据集和上述自动升降装置的参数，计算上述主体单元在预设深度时的由于温度变化导致的温度储油量或温度排油量；基于上述温度排油量或温度储油量，利用第二相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第二温度环境。其中，上述基于上述温度排油量或温度储油量，模拟自动升降装置的第二温度环境包括：基于上述温度储油量或温度排油量，控制液压油由上述内油囊流入上述第二相变换热模拟单元中第二油箱或控制液压油由上述第二油箱流入上述第一蓄能器，以模拟上述自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境或处于高于第一预设模拟温度的环境。

根据本发明实施例，利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境，可以为自动升降装置提供一个稳定的压力环境以实现模拟自动升降装置在水下工作的压力环境，通过计算自动升降装置下降或上浮过程中，在预设深度时由于压力变化导致的主体单元压力储油量或压力排油量的变化，并通过压力调节组件调节主体单元输送或接收液压油的油量，可以模拟自动升降装置在水下工作的油量状态，以模拟自动升降装置的上浮状态或下降状态。通过比较自动升降装置实际输送或接收液压油的油量与计算的压力储油量或压力排油量，或通过比较自动升降装置实际输送或接收液压油的时间和计算的自动升降装置输送或接收液压油的时间，可以实现检测自动升降装置性能的目的。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的自动升降装置的运行模拟方法的工作流程图；以及

图2示意性示出了根据本发明实施例的自动升降装置的运行模拟方法的工作原理图。

附图标记

1：主体单元；

11：第一蓄能器；

12：内油囊；

13：第二控制组件；

14：第一单向阀；

15：第二单向阀；

16：第二压力传感器；

17：第一流量计；

2：压力环境模拟单元；

21：压力调节组件；

211：推杆；

212：第一腔体；

213：第二腔体；

22：加压支路；

221：第一电机；

222：第二蓄能器；

223：溢流阀；

224：第一液压泵；

23：常压支路；

24：第一油箱；

25：第一控制组件；

26：第一压力传感器；

27：第三控制组件；

3：第一相变换热模拟单元；

31：相变换热装置；

32：水箱；

33：制热机组；

34：制冷机组；

35：温度传感器；

4：第二相变换热模拟单元；

41：第二油箱；

42：第二液压泵；

43：第二电机；

44：第二流量计；

5：转换装置。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。但是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大，自始至终相同附图标记表示相同元件。

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了上述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现对如下技术术语进行解释说明。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B和C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释（例如，“具有A、B或C中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的系统等）。

图1示意性示出了根据本发明实施例的自动升降装置的运行模拟方法的工作流程图。

本发明的实施例提供一种适用于自动升降装置的运行模拟方法，自动升降装置适用于带动勘测设备在水下做升降运动以进行勘测工作。如图1所示，运行模拟方法包括：

S100：利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境。

S200：基于水下环境数据集和自动升降装置的参数，计算自动升降装置下降或上浮过程中，主体单元在预设深度时由于压力变化导致的压力储油量或压力排油量的变化。

S300：基于压力储油量或压力排油量的变化，在压力环境下，控制压力环境模拟单元的压力调节组件向主体单元输送液压油或控制压力调节组件接收来自主体单元的液压油，以模拟自动升降装置下降或上浮。

具体地，通过控制压力环境模拟单元的压力调节组件向主体单元输送液压油或控制压力调节组件接收来自主体单元的液压油，可以控制主体单元的排油或回油，改变主体单元内的油量体积，进而可以实现模拟自动升降装置在回油下潜与排油上浮过程中的内部油量变化。水下环境数据集可以包括水的深度、密度和温度数据等信息。自动升降装置的参数可以包括自动升降装置的体积、重量、材质和表面积等参数。压力排油量可以表征为主体单元向压力环境模拟单元输送液压油的量，压力储油量可以表征为压力环境模拟单元向主体单元输送液压油的量。

图2示意性示出了根据本发明实施例的自动升降装置的运行模拟方法的工作原理图。

如图2所示，自动升降装置包括主体单元1，主体单元1包括第一蓄能器11和内油囊12，内油囊12与第一蓄能器11流体连通。压力环境模拟单元2包括压力调节组件21。压力调节组件21被配置为在模拟自动升降装置执行下降运动指令的情况下，向主体单元1提供液压油，在模拟自动升降装置执行上浮运动指令的情况下，接收来自主体单元1的液压油。

进一步地，压力环境模拟单元2可以包括模拟自动升降装置的外部油囊，在压力环境模拟单元2模拟自动升降装置水下工作的压力环境时，可以向主体单元1输送或接收液压油。压力环境模拟单元2可以模拟自动升降装置在水下工作时的压力环境，进而可以检测主体单元1在对应的水下环境时的工作性能。可以通过设置控制系统与主体单元1和压力环境模拟单元2连接，可以控制主体单元1和压力环境模拟单元2的工作状态，并且可以获取主体单元1和压力环境模拟单元2的液压油流通量，进而可以计算出主体单元1的运动状态，以作为主体单元1性能的评价标准。例如，在控制系统控制压力环境模拟单元2模拟自动升降装置处于某一水下深度的情况下，可以控制压力环境模拟单元2模拟对主体单元1施加对应深度的压力，以使液压油在主体单元1和压力环境模拟单元2间流通，通过计算液压油的流通量，可以确定主体单元1在对应深度下排油或吸油的速度、加速度、运动过程等模拟参数，可以通过将模拟参数与历史数据进行比较，进而可以检测主体单元1的性能，进而实现检测自动升降装置的性能的目的。

根据本发明实施例，利用压力环境模拟单元2模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境，可以为自动升降装置提供一个稳定的压力环境以实现模拟自动升降装置在水下工作的压力环境，通过计算自动升降装置下降或上浮过程中，在预设深度时由于压力变化导致的主体单元1压力储油量或压力排油量的变化，并通过压力调节组件21调节主体单元1输送或接收液压油的油量，可以模拟自动升降装置在水下工作的油量状态，以模拟自动升降装置的上浮状态或下降状态。通过比较自动升降装置实际输送或接收液压油的油量与计算的压力储油量或压力排油量，或通过比较自动升降装置实际输送或接收液压油的时间和计算的自动升降装置输送或接收液压油的时间，可以实现检测自动升降装置性能的目的。

在一些实施例中，在步骤S300中，还包括：在压力调节组件的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，由加压支路向压力调节组件输送液压油，以向压力调节组件施加压力。在压力调节组件的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，由压力调节组件向常压支路排出液压油，以降低压力调节组件的压力。

具体地，如图2所示，压力环境模拟单元2还包括加压支路22和常压支路23。加压支路22被配置为在压力调节组件21的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，与压力调节组件21连通并向压力调节组件21输送液压油，以增加压力调节组件21的压力。常压支路23被配置为在压力调节组件21的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，与压力调节组件21连通并接收来自压力调节组件21的液压油，以降低压力调节组件21的压力。

进一步地，通过设置压力环境模拟单元2可以实现模拟自动升降装置在水下工作时的压力环境，通过设置压力调节组件21分别与加压支路22或常压支路23连通，可以使液压油在压力环境模拟单元2和自动升降装置之间流通时，压力变化速率保持在预设压力增加速率和预设压力减少速率之间，也就是说，压力环境模拟单元2可以对主体单元1施加较为稳定的压力，使主体单元1处于较为稳定的压力环境中。

在一些实施例中，如图2所示，压力调节组件21包括推杆211，推杆211将压力调节组件21分隔为第一腔体212和第二腔体213，推杆211的移动改变第一腔体212和第二腔体213在压力调节组件21内的体积比。

在一些实施例中，控制压力环境模拟单元的压力调节组件向主体单元输送液压油包括：控制压力调节组件中的第一腔体向主体单元输送液压油。

在一些实施例中，控制压力调节组件接收来自主体单元的液压油包括：控制第一腔体接收来自主体单元的液压油。

具体地，如图2所示，第一腔体212被配置为与主体单元1连通，在模拟自动升降装置执行下降运动指令的情况下，第一腔体212向主体单元1输送液压油，在模拟自动升降装置执行上浮运动指令的情况下，第一腔体212接收来自主体单元1的液压油。

在一些实施例中，在第一腔体212内的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，控制压力调节组件21中的第二腔体213与加压支路22连通，以增加第一腔体212内的压力，在第一腔体212内的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，控制第二腔体213与常压支路23连通，以减小第一腔体212内的压力。

进一步地，第一腔体212可以包括自动升降装置外油囊的功能，以向主体单元1输送液压油或接收来自主体单元1的液压油。第二腔体213可以通过改变自身的压力进而提高或减小第一腔体212的压力，以平衡液压油在第一腔体212和主体单元1之间流动导致的压力突变。

进一步地，推杆211可以包括横杆和挡板，挡板可以将压力调节组件21分隔为第一腔体212和第二腔体213，横杆与挡板相连并位于第一腔体212内部，使得第一腔体212的受力面积小于第二腔体213的受力面积，由于第一腔体212和第二腔体213存在力平衡的关系，因此，通过设置推杆211可以将来自第二腔体213的压强放大为第一腔体212的压强。

在一些实施例中，控制压力调节组件中的第二腔体与加压支路连通，以增加第一腔体内的压力包括：利用第一控制组件控制第二腔体与加压支路连通；利用加压支路抽取第一油箱中的液压油至第二腔体，以增加第一腔体内的压力。

在一些实施例中，控制压力调节组件中的第二腔体与常压支路连通，以减小第一腔体内的压力包括：利用第一控制组件控制第二腔体与常压支路连通；利用常压支路接收来自第二腔体的液压油至第一油箱中，以减小第一腔体内的压力。

具体地，如图2所示，压力环境模拟单元2还包括第一油箱24和第一控制组件25。第一油箱24分别与加压支路22和常压支路23连接，被配置为在第二腔体213与加压支路22连通的情况下，向第二腔体213提供液压油，在第二腔体213与常压支路23连通的情况下，接收来自第二腔体213的液压油。第一控制组件25分别与第二腔体213、加压支路22和常压支路23，被配置为控制第二腔体213与加压支路22连通或与常压支路23连通。

详细地，通过设置第一控制组件25可以控制第二腔体213与加压支路22或常压支路23连接，以实现在压力调节组件21的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，控制加压支路22与压力调节组件21连通，使液压油由加压支路22流向压力调节组件21，以增加压力调节组件21的压力，在压力调节组件21的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，控制常压支路23与压力调节组件21连通，使液压油由常压支路23流向压力调节组件21，以降低压力调节组件21的压力。第一控制组件25可以选用具有高频作动的电液伺服阀。

在一些实施例中，利用加压支路抽取第一油箱中的液压油至第二腔体包括：利用加压支路中的第一电机抽取第一油箱的液压油并输送至第二腔体。

具体地，电机抽取的液压油经第二蓄能器缓冲后输送至第二腔体。在电机抽取的液压油的压力值超出预设压力值的情况下，液压油经由溢流阀流回第一油箱。

具体地，如图2所示，加压支路22包括第一电机221、第二蓄能器222、和溢流阀223和第一液压泵224。

具体地，第一电机221与第一油箱24连接，被配置为抽取第一油箱24的液压油并输送至第二腔体213。第二蓄能器222与第二腔体213连接，第一电机221抽取的液压油经第二蓄能器222缓冲后输送至第二腔体213，液压油经第二蓄能器222缓冲后可以减少压力波动。溢流阀223与第一油箱24连接，并设置在第一电机221和第二蓄能器222之间，被配置为在第一电机221抽取的液压油的压力值超出预设压力值的情况下，液压油经由溢流阀223流回第一油箱24。第一液压泵224可以将低压的液压油转变为高压的液压油并泵送至主体单元1。第一电机221可以选用三相异步电机，可以通过联轴器与第一液压泵224相连接，以驱动第一液压泵224输出高压的液压油。溢流阀223可以选择电磁溢流阀。第二蓄能器222可以设置在第一液压泵224的出口处，以减小油液的压力输出脉动。第一液压泵224可以选择双向液压泵。

如图2所示，压力环境模拟单元2还包括第一压力传感器26。第一压力传感器26与第一腔体212连接，被构造成检测压力调节组件21输出至主体单元1的压力值。通过设置第一压力传感器26可以检测压力环境模拟单元2出口的压力并将压力信号传输至控制系统，利用PID（Proportional-Integral-Differential）算法可以控制压力环境模拟单元2出口压力的稳定。

在一些实施例中，控制压力环境模拟单元的压力调节组件向主体单元输送液压油包括：利用主体单元中的第二控制组件，控制内油囊与压力环境模拟单元连通，以使液压油由压力环境模拟单元流出至内油囊。

在一些实施例中，控制压力调节组件接收来自主体单元的液压油包括：利用第二控制组件，控制第一蓄能器与压力环境模拟单元连通，以使液压油由第一蓄能器流向压力环境模拟单元。

如图2所示，主体单元1还包括第二控制组件13。第二控制组件13分别与第一蓄能器11和内油囊12连接，被配置为在模拟自动升降装置执行下降运动指令的情况下，控制压力环境模拟单元2与内油囊12连通，以使压力环境模拟单元2中的液压油流入内油囊12中，在模拟自动升降装置执行上浮运动指令的情况下，控制压力环境模拟单元2与第一蓄能器11连通，以使第一蓄能器11中的液压油流入压力环境模拟单元2中。第二控制组件13可以设置为由舵机驱动的三通球阀，设置三通球阀的导通与截至方式，进而控制压力环境模拟单元2与内油囊12或第一蓄能器11连接、或者与内油囊12和第一蓄能器11均不连接，以实现主体单元1吸油、排油或液压油在主体单元1和压力环境模拟单元2不流通。第二控制组件13可以由球阀舵机和球阀组成，通过球阀舵机带动球阀转动，控制压力环境模拟单元2与内油囊12连通或控制压力环境模拟单元2与第一蓄能器11连通。

在一些实施例中，该运行模拟方法还包括：利用第一单向阀控制液压油由内油囊单向流入压力环境模拟单元2；利用第二单向阀控制液压油由第一蓄能器单向流入压力环境模拟单元2。

如图2所示，主体单元1还包括第二压力传感器16和第一流量计17。第二压力传感器16与第一蓄能器11连接，被构造成检测第一蓄能器11的压力值。第一流量计17被构造成检测液压油由压力环境模拟单元2流入主体单元1的油量，或检测液压油由主体单元1流入压力环境模拟单元2的油量。通过第一流量计17可以计算液压油在主体单元1和压力环境模拟单元2间的流通量和流速。通过第一流量计17计算的液压油在主体单元1和压力环境模拟单元2间的流通量与历史数据做对比，可以检测主体单元1的性能。

如图2所示，压力环境模拟单元2还可以设置第三控制组件27，以控制压力环境模拟单元2与主体单元1连通或断开连接。

在一些实施例中，该运行模拟方法还包括：基于水下环境数据集，利用第一相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第一温度环境。

如图2所示，第一相变换热模拟单元3被配置为与主体单元1连通，第一相变换热模拟单元3包括相变换热装置31、水箱32、制热机组33和制冷机组34和温度传感器35。

具体地，第一温度环境表征为在预设深度情况下，自动升降装置所处的温度环境。

在一些实施例中，基于水下环境数据集，模拟自动升降装置的第一温度环境包括：控制第一相变换热模拟单元3中水箱32内的温度保持在相变温度以上，以模拟自动升降装置处于高于第一预设模拟温度的环境；控制水箱32内的温度保持在相变温度以下，以模拟自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境。

详细地，相变换热装置31包括相变材料腔体和液压油腔体。相变材料腔体填充有相变材料，液压油腔体填充有液压油，液压油腔体位于相变材料腔体内，相变材料的体积随温度的变化发生变化。水箱32被构造成容纳相变换热装置31。制热机组33被构造成向水箱32提供高温环境，使得相变换热装置31内的相变材料保持在相变温度以上。制冷机组34被构造成向水箱32提供低温环境，使得相变换热装置31内的相变材料保持在相变温度以下。温度传感器35被配置成检测水箱32内的温度。第一预设模拟温度可以是待模拟的自动升降装置中相变材料由固态转为液态的临界温度，第二预设模拟温度可以是自动升降装置中相变材料由液态转为固态的临界温度。第一预设模拟温度和第二预设模拟温度可以根据待模拟的自动升降装置中相变材料设置。

如图2所示，主体单元1还包括第一单向阀14和第二单向阀15。

具体地，第一单向阀14设置在第一相变换热模拟单元3和内油囊12之间，被构造成使内油囊12的液压油单向流入第一相变换热模拟单元3。第二单向阀15设置在第一蓄能器11和第一相变换热模拟单元3之间，被构造成使第一相变换热模拟单元3的液压油单向流入第一蓄能器11。

通过设置第一相变换热模拟单元3可以模拟自动升降装置水下工作的温度环境，具体地，通过调节相变换热装置31所处的温度环境，在相变换热装置31外部环境温度处于相变材料相变温度以上的情况下，相变换热装置31中的相变材料相变为液态，液压油由相变换热装置31的液压油腔体中流出至第一蓄能器11，可以实现对自动升降装置储能过程的模拟，在相变换热装置31外部环境温度处于相变材料相变温度以下的情况下，相变换热装置31中的相变材料相变为固态，液压油由内油囊12流出至相变换热装置31的液压油腔体中，可以实现对自动升降装置预备储能过程的模拟。具体地，可以通过制热机组33和制冷机组34对置于水箱32内的相变换热装置31加热或制冷，通过温度传感器35检测温度是否达到第一温度环境，第一温度环境可以是基于先前经验，在对应的水下深度时自动升降装置的温度。

在一些实施例中，该运行模拟方法还包括：基于水下环境数据集和自动升降装置的参数，计算主体单元在预设深度时的由于温度变化导致的温度储油量或温度排油量；基于温度排油量或温度储油量，利用第二相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第二温度环境。

具体地，基于温度排油量或温度储油量，模拟自动升降装置的第二温度环境包括：基于温度排油量或温度储油量，控制液压油由内油囊12流入第二相变换热模拟单元中第二油箱或控制液压油由第二油箱流入第一蓄能器，以模拟自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境或处于高于第一预设模拟温度的环境。

如图2所示，第二相变换热模拟单元4被配置为与主体单元1连通。第二相变换热模拟单元4包括第二油箱41、第二液压泵42、第二电机43和第二流量计44。

详细地，第二油箱41被构造成容纳液压油。第二液压泵42被构造成在第二相变换热模拟单元4模拟自动升降装置处于高于第一预设模拟温度的环境的情况下，控制液压油由第二油箱41流入第一蓄能器11，在第二相变换热模拟单元4模拟自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境的情况下，控制液压油由内油囊12流入第二油箱41。第二电机43被构造成控制液压油由第二油箱41流入主体单元1的速度，或控制液压油由主体单元1流入第二油箱41的速度。第二流量计44被构造成检测液压油由第二油箱41流入主体单元1的油量，或检测液压油由主体单元1流入第二油箱41的油量。第二液压泵42可以选用双向第二液压泵42，双向第二液压泵42的进出口可以分别连接至第二油箱41和主体单元1，可以通过正反转调节液压油的运动方向。例如，正向转动时，液压油从第二油箱41流入主体单元1，实现储能过程的模拟；反向转动时，液压油从主体单元1进入第二油箱41，实现相变换热装置31预备储能过程的模拟。第二电机43可以选用直流无刷电机，通过控制直流无刷电机的转速和转向，可以实现控制第二相变换热模拟单元4向主体单元1供油或接收来自主体单元1的液压油。温度储油量可以表征为第二相变换热模拟单元4向主体单元输送液压油的量。温度排油量可以表征为主体单元向第二相变换热模拟单元4输送液压油的量。

通过设置第二相变换热模拟单元4可以与第一相变换热模拟单元3相似的作用，第二温度环境可以表征为在预设深度情况下，自动升降装置所处的温度环境。第二相变换热模拟单元4通过先前经验，可以计算自动升降装置在对应的水下深度时自动升降装置的第二温度环境，通过第二温度环境和自动升降装置的设计参数，可以计算出自动升降装置在对应的水下深度时的排油或吸油量，基于计算的排油或吸油量，可以通过电机和第二液压泵42从第二油箱41中吸油至主体单元1，或接收来自主体单元1的液压油，通过第二流量计44可以计算液压油在主体单元1和第二油箱41间的流通量和流速。通过设置第二相变换热模拟单元4，无需再进行实际的相变，模拟速度较快，可以提高运行模拟的工作效率。通过第二流量计44计算的液压油在主体单元1和第二油箱41间的流通量与历史数据做对比，可以检测主体单元1的性能。通过设置转换装置5分别连接主体单元1、第一相变换热模拟单元3和第二相变换热模拟单元4，可以实现在第一相变换热模拟单元3和第二相变换热模拟单元4之间的转换。转换装置5可以由球阀舵机和球阀组成，通过球阀舵机带动球阀转动，控制主体单元1与第一相变换热模拟单元3连通或与第二相变换热模拟单元4连通。

在本发明实施例中，通过设置压力环境模拟单元2可以模拟主体单元1在水下工作下的压力环境，通过设置第一相变换热模拟单元3和第二相变换热模拟单元4可以模拟主体单元1在水下工作下的温度环境，通过压力环境模拟单元2和第一相变换热模拟单元3或第二相变换热模拟单元4结合作用，可以实现模拟主体单元1在水下工作下的环境，通过多次往复实验可以检测主体单元1的性能和使用寿命，无需进行水下实验，可以减少人力物力投入。

主体单元1、压力环境模拟单元2和第一相变换热模拟单元3或第二相变换热模拟单元4之间可以通过软管连接，以实现压力环境模拟单元2与主体单元1和第一相变换热模拟单元3或第二相变换热模拟单元4之间的液压油交换。

可以通过设置控制系统以实现自动升降装置连续运动模拟，例如，设置上位机。可以通过设置上位机分别与主体单元1、压力环境模拟单元2和第一相变换热模拟单元3或第二相变换热模拟单元4之间通信连接，利用上位机计算自动升降装置下降或上浮过程中，主体单元在预设深度时由于压力变化导致的压力储油量或压力排油量的变化和主体单元在预设深度时的由于温度变化导致的温度储油量或温度排油量并分别传输至压力环境模拟单元2和第一相变换热模拟单元3或第二相变换热模拟单元4，在自动升降装置上浮至海水表面的情况下，可以利用上位机再次向自动升降装置发送下潜指令，实现自动升降装置连续运动模拟。

实施例1

模拟自动升降装置压力作用下，回油下潜过程为：在接收到控制系统发出的下潜指令的情况下，控制内油囊12与压力环境模拟单元2连通，在内油囊12和压力环境模拟单元2压差的作用下，液压油从压力环境模拟单元2流入内油囊12，自动升降装置开始模拟回油下潜过程。在利用第一流量计17检测到液压油从压力环境模拟单元2流入内油囊12的流通量达到压力储油量的情况下，控制断开内油囊12与压力环境模拟单元2的连通。

实施例2

模拟自动升降装置压力作用下，排油上浮过程为：在接收到控制系统发出的上浮指令的情况下，控制第一蓄能器11与压力环境模拟单元2连通，在第一蓄能器11和压力环境模拟单元2压差的作用下，液压油从第一蓄能器11流入压力环境模拟单元2，自动升降装置开始模拟回油下潜过程。在利用第一流量计17检测到液压油从第一蓄能器11流入压力环境模拟单元2的流通量达到压力排油量的情况下，控制断开第一蓄能器11与压力环境模拟单元2的连通。

实施例3

模拟自动升降装置温度作用下，利用第一相变换热模拟单元3模拟预备储能过程为：

利用转换装置5控制主体单元1与第一相变换热模拟单元3连通，通过控制系统控制制热机组33和制冷机组34，使水箱32内的温度小于相变材料的相变温度，相变材料凝固，液压油由主体单元1流入到第一相变换热模拟单元3，以模拟自动升降装置预备储能过程。

实施例4

模拟自动升降装置温度作用下，利用第一相变换热模拟单元3模拟储能过程为：

利用转换装置5控制主体单元1与第一相变换热模拟单元3连通，通过控制系统控制制热机组33和制冷机组34，使水箱32内的温度大于相变材料的相变温度，相变材料融化，液压油由第一相变换热模拟单元3流入到主体单元1，以模拟自动升降装置储能过程。

进一步地，制冷机组34为恒定功率工作，制热机组33可通过电流信号大小调节实际输出功率，温度传感器35可以安装在水箱32内，用于检测水箱32内的温度并将温度信号反馈至控制系统中，可以通过改变制热机组33的电流大小实现控制其功率与制冷机组34功率相平衡，进而可以与温度传感器35和控制系统形成闭环控制，实现水箱32内温度稳定。

实施例5

模拟自动升降装置温度作用下，利用第二相变换热模拟单元4模拟预备储能过程为：

利用转换装置5控制主体单元1与第二相变换热模拟单元4连通，通过控制系统控制第二电机43的转速和转动方向，使液压油由主体单元1流入到第二相变换热模拟单元4，以模拟自动升降装置预备储能过程。

实施例6

模拟自动升降装置温度作用下，利用第二相变换热模拟单元4模拟储能过程为：

利用转换装置5控制主体单元1与第二相变换热模拟单元4连通，通过控制系统控制第二电机43的转速和转动方向，液压油由第二相变换热模拟单元4流入到主体单元1，以模拟自动升降装置储能过程。

实施例7

模拟自动升降装置连续运动的过程为：

Step1：控制系统发送下潜指令，控制系统通过获取主体单元1中的油量信息，利用水下环境数据集和自动升降装置的参数计算自动升降装置的压力储油量。压力环境模拟单元2控制主体单元1中的液压油满足压力储油量条件，以模拟自动升降装置回油下潜过程。

Step2：在控制系统判断出自动升降装置下潜深度达到相变温度以下的情况下，计算主体单元1的温度排油量，第一相变换热模拟单元3和/或第二相变换热模拟单元4控制主体单元1中的液压油满足温度排油量条件，以模拟自动升降装置回油下潜过程。

Step3：在控制系统判断出自动升降装置达到最大深度时，发送上浮指令，计算自动升降装置的压力排油量。压力环境模拟单元2控制主体单元1中的液压油满足压力排油量条件，以模拟自动升降装置排油上浮过程。

Step4：在控制系统判断出自动升降装置下潜深度达到相变温度以上的情况下，计算主体单元1的温度储油量，第一相变换热模拟单元3和/或第二相变换热模拟单元4控制主体单元1中的液压油满足温度储油量条件，以模拟自动升降装置排油上浮过程，直至控制系统计算出自动升降装置上浮至水面，控制系统发送下潜指令，开始控制自动升降装置进行下一个剖面运动的模拟。

还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造，并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。

除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本发明的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10%的变化、在一些实施例中±5%的变化、在一些实施例中±1%的变化、在一些实施例中±0.5%的变化。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。

以上的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于自动升降装置的运行模拟方法，其特征在于，所述自动升降装置适用于带动勘测设备在水下做升降运动，所述自动升降装置包括主体单元，所述主体单元包括第一蓄能器和内油囊，所述运行模拟方法包括：

S100：利用压力环境模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的压力环境；

S200：基于水下环境数据集和所述自动升降装置的参数，计算所述自动升降装置下降或上浮过程中，主体单元在预设深度时由于压力变化导致的压力储油量或压力排油量的变化；以及

S300：基于所述压力储油量或所述压力排油量的变化，在所述压力环境下，控制所述压力环境模拟单元的压力调节组件向所述主体单元输送液压油或控制所述压力调节组件接收来自所述主体单元的液压油，以模拟所述自动升降装置下降或上浮。

2.根据权利要求1所述的运行模拟方法，其特征在于，在步骤S300中，还包括：

在所述压力调节组件的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，由加压支路向所述压力调节组件输送液压油，以向所述压力调节组件施加压力；以及

在所述压力调节组件的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，由所述压力调节组件向常压支路排出液压油，以降低所述压力调节组件的压力。

3.根据权利要求2所述的运行模拟方法，其特征在于：

所述压力调节组件包括推杆，所述推杆将所述压力调节组件分隔为第一腔体和第二腔体，所述推杆的移动改变所述第一腔体和所述第二腔体在所述压力调节组件内的体积比；

其中，所述控制所述压力环境模拟单元的压力调节组件向所述主体单元输送液压油包括：

控制压力调节组件中的第一腔体向所述主体单元输送液压油；

所述控制所述压力调节组件接收来自所述主体单元的液压油包括：

控制所述第一腔体接收来自所述主体单元的液压油；

其中，在所述第一腔体内的压力变化速率低于预设压力减少速率的情况下，控制所述压力调节组件中的第二腔体与所述加压支路连通，以增加所述第一腔体内的压力，在所述压力调节组件的压力变化速率超过预设压力增加速率的情况下，控制所述第二腔体与所述常压支路连通，以减小所述第一腔体内的压力。

4.根据权利要求3所述的运行模拟方法，其特征在于：

所述控制所述压力调节组件中的第二腔体与所述加压支路连通，以增加所述第一腔体内的压力包括：

利用第一控制组件控制所述第二腔体与所述加压支路连通；

利用所述加压支路抽取第一油箱中的液压油至所述第二腔体，以增加所述第一腔体内的压力；

所述控制所述压力调节组件中的第二腔体与所述常压支路连通，以减小所述第一腔体内的压力包括：

利用第一控制组件控制所述第二腔体与所述常压支路连通；

利用所述常压支路接收来自所述第二腔体的液压油至所述第一油箱中，以减小所述第一腔体内的压力。

5.根据权利要求4所述的运行模拟方法，其特征在于，所述利用所述加压支路抽取第一油箱中的液压油至所述第二腔体包括：

利用所述加压支路中的第一电机抽取所述第一油箱的液压油并输送至所述第二腔体；

其中，所述电机抽取的液压油经第二蓄能器缓冲后输送至所述第二腔体；

在所述电机抽取的液压油的压力值超出预设压力值的情况下，液压油经由溢流阀流回所述第一油箱。

6.根据权利要求1所述的运行模拟方法，其特征在于：

控制所述压力环境模拟单元的压力调节组件向所述主体单元输送液压油包括：

利用所述主体单元中的第二控制组件，控制所述内油囊与所述压力环境模拟单元连通，以使液压油由所述压力环境模拟单元流出至所述内油囊；

控制所述压力调节组件接收来自所述主体单元的液压油包括：

利用所述第二控制组件，控制所述第一蓄能器与所述压力环境模拟单元连通，以使液压油由所述第一蓄能器流向所述压力环境模拟单元。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的运行模拟方法，其特征在于，还包括：

基于所述水下环境数据集，利用第一相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第一温度环境；

其中，所述第一相变换热模拟单元包括水箱、相变换热装置、制热机组和制冷机组；

其中，所述第一温度环境表征为在预设深度情况下，所述自动升降装置所处的温度环境。

8.根据权利要求7所述的运行模拟方法，其特征在于，所述基于所述水下环境数据集，模拟自动升降装置的第一温度环境包括：

控制所述第一相变换热模拟单元中水箱内的温度保持在相变温度以上，以模拟所述自动升降装置处于高于第一预设模拟温度的环境；控制所述水箱内的温度保持在相变温度以下，以模拟所述自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境。

9.根据权利要求8所述的运行模拟方法，其特征在于，还包括：

利用第一单向阀控制液压油由所述内油囊单向流入所述第一相变换热模拟单元；

利用第二单向阀控制液压油由所述第一相变换热模拟单元流入所述第一蓄能器。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的运行模拟方法，其特征在于，还包括：

基于所述水下环境数据集和所述自动升降装置的参数，计算所述主体单元在预设深度时的由于温度变化导致的温度储油量或温度排油量；

基于所述温度排油量或温度储油量，利用第二相变换热模拟单元模拟自动升降装置水下工作过程中的第二温度环境；

其中，所述基于所述温度排油量或温度储油量，模拟自动升降装置的第二温度环境包括：基于所述温度储油量或温度排油量，控制液压油由所述内油囊流入所述第二相变换热模拟单元中第二油箱或控制液压油由所述第二油箱流入所述第一蓄能器，以模拟所述自动升降装置处于低于第二预设模拟温度的环境或处于高于第一预设模拟温度的环境。

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