碟形水下滑翔器運動性能的研究.pdf

1、碟形水下滑翔器是一種新型水下滑翔器，具有圓碟形外觀設(shè)計，因此其具有全向運動特性，靈活性極強(qiáng);具有低耗能、續(xù)航力持久等優(yōu)點，既能在水下剖面內(nèi)完成長時間、大范圍的運動，又能同傳統(tǒng)魚雷形水下滑翔器一樣完成螺旋回轉(zhuǎn)運動;碟形水下滑翔器在創(chuàng)新性的微力矩控制技術(shù)的支持下，通過在機(jī)體內(nèi)部設(shè)置微力矩控制裝置，可以從根本上克服圓碟型水下滑翔器受到外界環(huán)境干擾易產(chǎn)生繞自身垂直軸旋轉(zhuǎn)的缺點;與此同時，微力矩控制技術(shù)的提出使得碟形水下滑翔器能夠?qū)崿F(xiàn)零航速狀態(tài)下

2、的零回轉(zhuǎn)半徑的回轉(zhuǎn)運動，并且能在滑翔過程中隨意變換前進(jìn)方向，這不僅提高了滑翔器的機(jī)動性，還實現(xiàn)了水下滑翔器在小水體內(nèi)靈活機(jī)動的運動，大大降低了滑翔器對工作空間大小的要求，并將滑翔器的應(yīng)用從深海延伸到了近海，拓展了其應(yīng)用領(lǐng)域。
　　本文以設(shè)計研發(fā)的第三代碟形水下滑翔器的樣機(jī)為研究對象，將其動力學(xué)方程作為研究的重點。首先對碟形水下滑翔器進(jìn)行運動學(xué)和動力學(xué)建模，參考并借鑒了國內(nèi)外在水下滑翔器的水動力學(xué)方面的研究，結(jié)合碟形水下滑翔器自身特

3、性，簡化得到適用于碟形水下滑翔器的一套水動力學(xué)模型，二者聯(lián)立得到研究其運動特性和滑翔性能的數(shù)學(xué)模型，再配合控制量的輸入，此數(shù)學(xué)模型即可用來研究碟形水下滑翔器在指定控制量輸入下的性能;然后對滑翔器空間動力學(xué)行為進(jìn)行研究，仿真分析了滑翔器在縱剖面內(nèi)的運動性能和控制量的最優(yōu)組合;對滑翔器的空間回轉(zhuǎn)運動和螺旋回轉(zhuǎn)運動進(jìn)行仿真，得到螺旋運動特征參數(shù)與重心偏移量的關(guān)系，初步研究了碟形水下滑翔器回轉(zhuǎn)運動的操控方式，驗證了碟形水下滑翔器同傳統(tǒng)水下滑翔器