用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法、装置及其设备与流程

本发明涉及水下机器人，具体涉及一种用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法、装置及其设备。

背景技术：

1、水下自承压推进器作为深海作业装备的核心动力部件，其电机与磁耦合传动推进器一体化结构的稳定运行直接决定作业可靠性。目前，6500米级深海环境下，一体化推进器面临高压差（0-65mpa）带来的壳体损坏、密封失效等关键问题，现有压力补偿技术及相关专利存在明显短板。多数现有技术采用单腔被动补偿模式，压力调节精度较低，容易引发壳体应力集中、密封失效的问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术实施例提供一种用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法、装置及其设备，实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿，以减小两腔体的压差波动，防止压差波动导致的壳体损坏和密封失效。

2、本技术实施例第一方面提供一种用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法，水下推进器包括腔体，腔体包括电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔，双腔压差协同补偿方法包括：

3、获取腔体与环境水体之间的当前压力差和当前压力差变化率；

4、根据当前压力差和预设压力差阈值之差，确定腔体的流量控制比例增益，根据腔体的当前压力差变化率确定腔体的流量控制微分增益，并根据流量控制比例增益和流量控制微分增益确定腔体的初始调控流量；

5、根据电机绝缘油腔的当前压力差和耦合绝缘油腔的当前压力差二者的差值，确定协同修正量，并根据电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔二者的当前压力差，确定当前压力差较大的第一腔体和当前压力差较小的第二腔体；

6、根据协同修正量削减第一腔体的初始调控流量，得到第一腔体的第一修正后调控流量，并根据协同修正量提高第二腔体的初始调控流量，得到第二腔体的第二修正后调控流量；

7、根据第一修正后调控流量调节第一腔体的液压流量，并根据第二修正后调控流量调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿。

8、在本技术的一些实施例中，根据电机绝缘油腔的当前压力差和耦合绝缘油腔的当前压力差二者的差值，确定协同修正量包括：确定差值的绝对值；根据差值的绝对值和预设协同修正系数，确定协同修正量；根据协同修正量削减第一腔体的初始调控流量，得到第一腔体的第一修正后调控流量，并根据协同修正量提高第二腔体的初始调控流量，得到第二腔体的第二修正后调控流量包括：根据第一腔体的初始调控流量和协同修正量之差，确定第一腔体的第一修正后调控流量；根据第二腔体的初始调控流量和协同修正量之和，确定第二腔体的第二修正后调控流量。

9、在本技术的一些实施例中，根据协同修正量削减第一腔体的初始调控流量，得到第一腔体的第一修正后调控流量，并根据协同修正量提高第二腔体的初始调控流量，得到第二腔体的第二修正后调控流量包括：在电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔二者的当前压力差相等的情况下，将电机绝缘油腔作为第一腔体，电机绝缘油腔的初始调控流量作为第一修正后调控流量，并将耦合绝缘油腔作为第二腔体，耦合绝缘油腔的初始调控流量作为第二修正后调控流量。

10、在本技术的一些实施例中，根据腔体的当前压力差和预设压力差阈值之差，确定腔体的流量控制比例增益包括：在腔体的当前压力差和预设压力差阈值之差大于零的情况下，流量控制比例增益用于提高初始调控流量；在腔体的当前压力差和预设压力差阈值之差小于零的情况下，流量控制比例增益用于削减初始调控流量。

11、在本技术的一些实施例中，初始调控流量为：

12、；

13、其中，表示初始调控流量，表示流量控制比例增益，表示预设比例系数，表示当前压力差和预设压力差阈值之差，表示压力差阈值，表示流量控制微分增益，表示预设微分系数，表示当前压力差变化率。

14、在本技术的一些实施例中，获取腔体与环境水体之间的当前压力差和当前压力差变化率包括：获取电机绝缘油腔、耦合绝缘油腔两腔体各自与环境水体之间的实时压力差序列，其中，实时压力差序列包括对应腔体的当前压力差；根据电机绝缘油腔、耦合绝缘油腔两腔体各自的实时压力差序列，确定电机绝缘油腔、耦合绝缘油腔两腔体各自的当前压力差变化率。

15、在本技术的一些实施例中，水下推进器包括电机微型压差平衡器和耦合微型压差平衡器，据第一修正后调控流量调节第一腔体的液压流量，并根据第二修正后调控流量调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿包括：根据第一修正后调控流量控制电机微型压差平衡器，并通过电机微型压差平衡器调节第一腔体的液压流量；根据第二修正后调控流量调节耦合微型压差平衡器，并通过耦合微型压差平衡器调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿。

16、在本技术的一些实施例中，根据第一修正后调控流量控制电机微型压差平衡器，并通过电机微型压差平衡器调节第一腔体的液压流量；根据第二修正后调控流量调节耦合微型压差平衡器，并通过耦合微型压差平衡器调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿包括：获取第一腔体、第二腔体内部自适应活塞盘的实时轴向位移，以及可调刚度伸缩弹簧的实时等效刚度；根据活塞盘的有效承压面积、活塞位移变化率以及弹簧实时等效刚度，计算得到腔体的机械附加扰动流量；基于机械附加扰动流量分别对第一腔体的第一修正后调控流量、第二腔体的第二修正后调控流量进行二次修正，得到第一实际执行调控流量和第二实际执行调控流量；根据第一实际执行调控流量控制电机微型压差平衡器，并通过电机微型压差平衡器调节第一腔体的液压流量；根据第二实际执行调控流量调节耦合微型压差平衡器，并通过耦合微型压差平衡器调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿。

17、本技术实施例第二方面提供一种用于水下推进器的双腔压差协同补偿装置，水下推进器包括腔体，腔体包括电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔，双腔压差协同补偿装置包括：数据获取模块，用于获取腔体与环境水体之间的当前压力差和当前压力差变化率；初始调控流量确定模块，用于根据当前压力差和预设压力差阈值之差，确定腔体的流量控制比例增益，根据腔体的当前压力差变化率确定腔体的流量控制微分增益，并根据流量控制比例增益和流量控制微分增益确定腔体的初始调控流量；第一腔体和第二腔体确定模块，用于根据电机绝缘油腔的当前压力差和耦合绝缘油腔的当前压力差二者的差值，确定协同修正量，并根据电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔二者的当前压力差，确定当前压力差较大的第一腔体和当前压力差较小的第二腔体；修正后调控流量确定模块，用于根据协同修正量削减第一腔体的初始调控流量，得到第一腔体的第一修正后调控流量，并根据协同修正量提高第二腔体的初始调控流量，得到第二腔体的第二修正后调控流量；液压流量控制模块，用于根据第一修正后调控流量调节第一腔体的液压流量，并根据第二修正后调控流量调节第二腔体的液压流量，以实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿。

18、本技术实施例第三方面提供一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如本技术第一方面提供的用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法。

19、本技术实施例第四方面提供一种水下推进器，包括如本技术第三方面提供的电子设备、电机微型压差平衡器和耦合微型压差平衡器，电子设备用于控制电机微型压差平衡器和耦合微型压差平衡器，以调节水下推进器的电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔的液压流量，实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿。

20、本发明的有益效果是，本技术实施例提供的用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法在获取腔体与环境水体之间当前压力差和当前有压力差变化率后，根据当前压力差和预设压力差阈值之差确定腔体的流量控制比例增益，并根据腔体的当前压力差变化率确定腔体的流量控制微分增益，从而可根据流量控制比例增益和流量控制微分增益确定腔体的初始控制流量。在此基础上，为实现双腔压差协同补偿，本技术实施例提供的用于水下推进器的双腔压差协同补偿方法根据电机绝缘油腔的当前压力差和耦合绝缘油腔的当前压力差二者的差值得到协同修正量，并结合电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔二者的压力差比较情况，根据协同修正量提高压力差较低腔体（即第二腔体）的初始调控流量，并根据协同修正量削减压力差较高腔体（即第一腔体）的初始调控流量，从而使得电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔基于第一修正后调控流量和第二修正后调控流量压力，实现电机绝缘油腔和耦合绝缘油腔之间的实时压差补偿，实现水下推进器内两腔体的压力调节，以减小两腔体的压差波动，并减小响应时间，提高调节精度，从而防止压差波动导致的壳体损坏和密封失效。