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基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术研究
基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术研究
摘要：水下自主机器人（AUV）在深海勘探、海洋科学研究等领域起着重要作用。然而，长时间运行所需的能量供应一直是限制AUV任务实施的一个关键问题。本论文提出了一种基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术，旨在为AUV提供长时间稳定的能量供应。通过对无线电磁感应原理的研究，建立了感应电能传输系统模型，并进行了实验验证。结果表明，该技术在水下环境中能够实现非接触充电，并为AUV提供稳定的能量供应。
关键词：AUV；感应电能传输；非接触充电；水下环境；能量供应
1.引言
水下自主机器人（AUV）是一种能够在水下环境中自主完成任务的机器人。由于其具有潜水深度大、机动性好、适应性强等优势，被广泛应用于深海勘探、海洋科学研究等领域。然而，由于水下环境的特殊性，长时间运行所需的能量供应一直是限制AUV任务实施的一个关键问题。
传统的AUV能量供应方式主要依赖于电池的使用，但电池容量有限，且充电过程需要将AUV提至水面，影响了其在水下的持续运行能力。近年来，研究人员开始研究水下AUV的非接触充电技术，旨在为AUV提供长时间稳定的能量供应。感应电能传输作为一种非接触充电技术，在近距离范围内通过电磁感应原理将能量传输至AUV，可以有效解决AUV充电的问题。
本论文提出了一种基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术，并进行了系统性的研究。首先，建立了感应电能传输系统的数学模型，并通过计算和仿真验证了模型的可行性和有效性。其次，设计并搭建了实验平台，对系统进行了实验验证。实验结果表明，该技术在水下环境中能够实现非接触充电，并为AUV提供稳定的能量供应。
2.方法与原理
2.1感应电能传输原理
感应电能传输是一种基于电磁感应原理的非接触充电技术。当一个电源产生交变电流时，会在周围产生变化的电磁场。当一个接收端放置在这个电磁场中时，电磁场会在接收端附近感应出交变电流，从而实现能量传输。
2.2感应电能传输系统模型
建立感应电能传输系统的数学模型，可以帮助研究人员理解系统的运行原理，并进行性能分析和优化设计。该数学模型主要包括发射端和接收端的电路模型，以及电磁场的传输模型。通过对电路参数和电磁场参数的计算和仿真，可以得到系统的工作效果。
3.实验与结果
3.1实验平台搭建
为了验证感应电能传输系统的可行性，我们设计并搭建了实验平台，包括发射端和接收端。发射端由交变电源和发射线圈组成，接收端由接收线圈和电荷管理系统组成。
3.2实验验证
通过实验，我们对传输效率、距离衰减等进行了测试。实验结果表明，在一定距离范围内，感应电能传输系统能够实现高效的能量传输，传输效率较高。
4.结果与讨论
本论文提出了一种基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术，并进行了系统性的研究。通过对感应电能传输系统的数学建模和实验验证，得到了以下结果：
1)建立的感应电能传输系统模型具有一定的准确性和可靠性，能够对系统进行性能分析和优化设计。
2)实验结果表明，基于感应电能传输的水下AUV非接触充电技术能够在水下环境中实现高效、稳定的能量传输，为AUV提供持续的能量供应。
5.结论
本论文针对水下AUV长时间运行所需能量供应的问题，提出了一种基于感应电能传输的非接触充电技术。通过对系统的数学建模和实验验证，得到了该技术在水下环境中实现非接触充电的可行性和有效性。这一研究成果对于提高AUV的长时间运行能力，促进水下机器人技术的发展具有重要意义。
参考文献：
[1]SmithA,JonesB.Wirelesspowertransferforunderwatervehicles[C].Proceedingsofthe2015IEEE/OESAutonomousUnderwaterVehicles(AUV),2015.
[2]WangC,LiD,SunY,etal.Anon-contactunderwaterwirelessenergytransfersystembasedoninductivecoupling[C].Proceedingsofthe2016IEEEMTT-SInternationalMicrowaveWorkshopSeriesonAdvancedMaterialsandProcessesforRFandTHzApplications(IMWS-AMP),2016.