載荷布放強(qiáng)擾下UUV自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、隨著UUV在科研以及國(guó)防領(lǐng)域運(yùn)用的更加廣泛，對(duì)于研究能夠攜帶并布放帶有某種功能載荷的新型UUV勢(shì)在必行。載荷布放是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，其中涉及載荷在布放管中對(duì)UUV的反作用力，因平衡載荷負(fù)浮力而設(shè)置的補(bǔ)水艙的進(jìn)水對(duì)UUV產(chǎn)生的影響，海流對(duì)UUV產(chǎn)生的干擾等，如何使UUV在受到各種干擾的情況下保持自身位置以及姿態(tài)是保證載荷布放成功的關(guān)鍵。本文針對(duì)載荷布放強(qiáng)擾下UUV穩(wěn)定控制進(jìn)行了以下研究工作：
　　首先建立了UUV六自由度運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)

2、力學(xué)模型，并對(duì)各種載荷布放方法進(jìn)行了討論最終確定了采用自航式柵狀管布放方法。對(duì)載荷布放過程進(jìn)行了內(nèi)彈道仿真計(jì)算與分析，得出了載荷在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間——速度以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間——行程的關(guān)系曲線。為補(bǔ)償載荷的負(fù)浮力設(shè)計(jì)了補(bǔ)水艙，并詳細(xì)分析了進(jìn)水過程，得到了進(jìn)水方程。
　　其次對(duì)UUV的姿態(tài)保持能力做了理論論證。給出了UUV一般的推進(jìn)器配置方案，通過分析UUV完成載荷布放的具體工程背景，得出了其主要受到的擾動(dòng)為海流干擾和載荷布放干擾，并分別針對(duì)

3、海流以及載荷布放干擾進(jìn)行了姿態(tài)保持能力分析：針對(duì)海流的干擾，得到了海流流向角與UUV在該流向角下所能抵抗的最大海流速度關(guān)系曲線。針對(duì)載荷布放擾動(dòng)對(duì) UUV的影響，將載荷布放造成的最大擾動(dòng)力、擾動(dòng)力矩和UUV推進(jìn)系統(tǒng)所能供給的最大推進(jìn)力、推進(jìn)力矩比較，得出了UUV具有布放載荷的姿態(tài)保持能力。
　　然后設(shè)計(jì)了載荷布放作業(yè)任務(wù)下能夠?qū)崿F(xiàn) UUV位姿保持的自適應(yīng)模糊滑?？刂破?。針對(duì)UUV載荷布放任務(wù)中會(huì)同時(shí)受到海流干擾和載荷布放干擾的特點(diǎn)

4、，構(gòu)造了能使UUV的位置以及姿態(tài)保持不變的滑?？刂破?，并對(duì)于滑模的抖振問題以及載荷布放擾動(dòng)估算的不精確性、以及外界的不確定擾動(dòng)等問題，引入了自適應(yīng)模糊方法，通過模糊方法的柔滑作用以及自適應(yīng)方法的在線調(diào)整功能使滑?？刂破鳚M足載荷布放的要求。
　　最后對(duì)所設(shè)計(jì)的控制器進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。文章設(shè)計(jì)了兩個(gè)仿真案例：海流干擾下UUV抵近布放點(diǎn)的仿真案例，載荷布放干擾下UUV位姿保持的仿真案例。通過對(duì)兩個(gè)仿真案例的分析得出自適應(yīng)模糊滑模控制器能夠