基于水洞實驗的通氣超空泡航行體的控制研究.pdf

1、水下航行體運動時，隨著航行速度的增加，其表面受到的水的黏性阻力迅速增加，最終會成為限制航行體速度提高的最主要因素。近年來，超空泡減阻技術(shù)的迅速發(fā)展證明可以很好地解決這一難題。超空泡主要有自然超空泡和通氣超空泡兩種，兩類空泡的特征基本相同。而當航行體與水流的相對速度不高時，不能形成完整的自然空泡。因而此次水洞實驗中主要針對通氣超空泡的特性進行控制研究，并設(shè)計LPV反演控制算法進行仿真驗證。主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，利用現(xiàn)有的理論

2、知識建立數(shù)學(xué)模型，但無論是空化器上的水動力還是航行體尾部與空泡間的相互作用力，其所受的力和力矩系數(shù)都是非定常的，這使得超空泡航行體的動力學(xué)建模比較困難，國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)也不完全成熟，所以我們預(yù)先建立一個較為理想情況下的控制模型。
　　其次，構(gòu)建重力式水洞實驗平臺，完成相關(guān)實驗設(shè)備的制造、設(shè)備的安裝和設(shè)備的編程或調(diào)試等工作。其中實驗設(shè)備的制造包括水洞蓋板、航行體模型及電機固定裝置的制造;設(shè)備的安裝包括伺服電機、驅(qū)動器及控制器電路的焊接

3、安裝，加壓通氣設(shè)備的安裝，流量及壓力檢測設(shè)備的安裝;設(shè)備的編程調(diào)試包括與驅(qū)動器和控制器相關(guān)的上位機軟件的編程調(diào)試，流量及壓力檢測設(shè)備的調(diào)試，記錄空化過程的高速攝像機的調(diào)試等。
　　然后，針對上述水洞實驗所得的相關(guān)實驗數(shù)據(jù)進行分析，根據(jù)分析所得結(jié)論對最初建立的理論模型進行改進，在改進后的模型基礎(chǔ)上，把系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成子系統(tǒng)級聯(lián)的形式，通過對滑行力的建模，將原來的非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)矩陣仿射依賴于可測時變參數(shù)的LPV系統(tǒng)。結(jié)合LPV系統(tǒng)自身