飛翼式水下滑翔機(jī)動(dòng)力學(xué)分析與控制策略研究.pdf

1、水下滑翔機(jī)是一種造價(jià)低、噪聲小、續(xù)航能力強(qiáng)的智能水下機(jī)器人，在海洋環(huán)境研究、海洋資源探測(cè)等方面有著廣闊的應(yīng)用前景。常規(guī)水下滑翔機(jī)的外形由回轉(zhuǎn)體艇身、水平翼、附體組成，由于運(yùn)動(dòng)時(shí)艇體幾乎不產(chǎn)生升力，所以其滑翔比受到了限制。飛翼式水下滑翔機(jī)是一種特殊架構(gòu)的水下滑翔機(jī)，通過(guò)將艇體隱藏在水翼中構(gòu)成翼身一體架構(gòu)，從而使整體翼身產(chǎn)生升力，獲得更大的滑翔比。由于水下滑翔機(jī)的水動(dòng)力特征會(huì)影響其運(yùn)動(dòng)特性，為了充分了解其動(dòng)力學(xué)行為與控制特性，本文針對(duì)飛翼式

2、水下滑翔機(jī)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析與控制策略研究。
　　首先基于牛頓-歐拉方程，對(duì)飛翼式水下滑翔機(jī)建立了兩種動(dòng)力學(xué)模型，一種是用于穩(wěn)態(tài)分析、運(yùn)動(dòng)性能預(yù)報(bào)的穩(wěn)態(tài)分析模型；另一種是用于運(yùn)動(dòng)實(shí)時(shí)仿真、控制器設(shè)計(jì)的控制器設(shè)計(jì)模型。在此過(guò)程中，考慮了飛翼式水下滑翔機(jī)前后非對(duì)稱的因素，以及調(diào)節(jié)過(guò)程中浮力調(diào)節(jié)裝置位于艏部對(duì)載體姿態(tài)的影響?；趧?dòng)力學(xué)模型，研究了飛翼式水下滑翔機(jī)空間、縱向平面內(nèi)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)分析方法。以“科星III”號(hào)原理樣機(jī)為研究對(duì)象，介紹

3、了模型參數(shù)的求解過(guò)程，提出了考慮空間耦合影響的粘性類水動(dòng)力擬合公式。然后對(duì)穩(wěn)態(tài)滑翔運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，從而建立速度、攻角、俯仰角與凈浮力、重心縱向位置的關(guān)系，對(duì)飛翼式水下滑翔機(jī)的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了總結(jié)。預(yù)報(bào)結(jié)果表明飛翼式水下滑翔機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大滑翔比的高效運(yùn)動(dòng)。針對(duì)水下滑翔機(jī)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中存在控制延時(shí)的特點(diǎn)，結(jié)合模糊技術(shù)和S控制法，設(shè)計(jì)了一種基于T-S推理的模糊非線性PD控制器。對(duì)縱向平面的滑翔軌跡控制進(jìn)行仿真試驗(yàn)，分別與S面控制器和PID控制器