一種水空兩棲無人艇的概念設計及其航行穩(wěn)定性分析.pdf

1、近些年來海洋權益越來越受到各國家的重視，用于海洋資源開發(fā)以及海上巡航和監(jiān)測等用途的船只和海洋結構物成為相關領域的專家學者研究的重點，其中用于海上巡航監(jiān)測的無人艇備受青睞。然而目前的水面無人艇有一個很大的缺陷是在高海況下無法正常作業(yè)。本文針對這一情況提出一種水空兩棲無人艇的概念艇型，設計并制作了一艘無人艇模型，并通過試驗和仿真研究其航行穩(wěn)定性。本文所進行的設計工作包括概念艇型的論證、主側體選型、飛行系統(tǒng)的設計、水面推進系統(tǒng)的選配以及智能控

2、制系統(tǒng)和各系統(tǒng)間的連接裝配的設計；航行穩(wěn)定性研究主要包括兩個方面：一是水面航行的耐波性，二是飛行過程中的姿態(tài)穩(wěn)定性。
　　耐波性研究主要進行橫搖自由衰減試驗、縱搖自由衰減試驗和自航回轉過程中的橫搖試驗，建立了包含待定系數(shù)的非線性橫搖運動數(shù)學模型和考慮垂蕩加速度影響的縱搖運動數(shù)學模型，對比通過基于遺傳算法的系統(tǒng)辨識軟件對數(shù)學模型中的待定系數(shù)進行辨識結果和通過二階系統(tǒng)的振動方程推導出的基于采樣試驗數(shù)據(jù)計算所得搖蕩運動的阻尼項和恢復力矩

3、項的結果，分析出橫搖運動的非線性阻尼項和非線性恢復力矩項隨主側體間距的變化規(guī)律以及縱搖運動中垂蕩加速度對于縱搖阻尼項和縱搖恢復力矩項的影響隨吃水的變化規(guī)律，并得出了回轉過程中橫搖隨不同回轉角速度以及不同回轉半徑的變化規(guī)律。
　　姿態(tài)穩(wěn)定性研究是通過matlab軟件的simulink模塊的仿真實現(xiàn)的，本文設計了用于兩棲無人艇飛行姿態(tài)控制的自抗擾控制的程序，并通過算例驗證了該控制程序的有效性和魯棒性。
　　通過以上研究為今后在高