海水养殖网箱沉浮运动协同控制研究

韩昊; 夏英凯; 李家伟; 吴哲; 郭政江

doi:10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.04.026

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海水养殖网箱沉浮运动协同控制研究

食品与农业工程 | 更新时间：2026-11-05

- 海水养殖网箱沉浮运动协同控制研究
- Cooperatively controlling sinking and floating of mariculture cages
- 华中农业大学学报 2025年44卷第4期页码：269-279
- 作者机构：
  
  1.华中农业大学工学院，武汉 430070
  2.农业农村部水产养殖设施工程重点实验室，武汉 430070
- 作者简介：
  
  韩昊，E-mail：18795882878@163.com
  夏英凯，E-mail：ykxia@mail.hzau.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(52001132);南方海洋科学与工程广东省实验室（湛江）项目(0220230659)
- DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.04.026
  中图分类号： TP242
- 收稿：2024-07-05，
  
  纸质出版：2025-07-05
- 稿件说明：
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韩昊，夏英凯，李家伟，等.海水养殖网箱沉浮运动协同控制研究［J］.华中农业大学学报，2025，44（4）：269‐279.

HAN Hao,XIA Yingkai,LI Jiawei,et al.Cooperatively controlling sinking and floating of mariculture cages[J].Journal of Huazhong Agricultural University,2025,44(04):269-279.
韩昊，夏英凯，李家伟，等.海水养殖网箱沉浮运动协同控制研究［J］.华中农业大学学报，2025，44（4）：269‐279. DOI： 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.04.026.

HAN Hao,XIA Yingkai,LI Jiawei,et al.Cooperatively controlling sinking and floating of mariculture cages[J].Journal of Huazhong Agricultural University,2025,44(04):269-279. DOI： 10.13300/j.cnki.hnlkxb.2025.04.026.

摘要

针对海水养殖网箱沉浮控制问题，开展建模和协同控制策略研究。首先，基于网箱结构、执行机构等对象特性进行分析，建立沉浮动力学模型；其次，基于并联驱动原理，提出一种双闭环主从协同网箱沉浮运动控制策略：外环基于PID主从同步策略实现多压载水舱的协同进水规划；内环依据模糊滑模控制与李雅普诺夫理论，设计高效的进水控制器。最后，通过多工况数字仿真，对压载舱进水控制算法和网箱沉浮协同运动控制方案进行验证。结果表明，提出的控制算法可实现压载舱高效进水控制，且能在不同海浪扰动下实现高精度的沉浮协同控制，可为实际应用提供技术支撑。

Abstract

The control of sinking and floating is an important means to improve the quality of mariculture cages and ensure the safety of aquaculture. However， it is difficult to achieve the accurate control of sinking and floating due to multiple factors including the complex conditions of sea and uneven loads. Modeling and strategies for coordinated control were studied to solve the problem of controlling the sinking and floating of mariculture cages. A dynamic model of sinking and floating was established based on analyzing the characteristics of the structure of cages， actuator， and other objects. A dual closed-loop master-slave strategy for cooperatively controlling the floating of cages was proposed based on the principle of parallel drive. The outer loop implemented collaborative water inflow planning of multi-ballast tanks based on PID master-slave synchronization strategy. An efficient water inlet controller was designed for the inner loop based on fuzzy sliding mode control and Lyapunov theory. The water inlet control algorithm of the ballast tank and the scheme of cooperatively controlling the sinking and floating of cages were verified by digitally simulating the multiple conditions of working. The results showed that the control algorithm proposed achieved efficient water inflow control of ballast tanks and coordinated control of sinking and floating with high-precision under different disturbances of wave. It will provide technical support for the practical applications of the coordinated control of sinking and floating of mariculture cages.

关键词

Keywords

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