水下外場試驗平臺的建模與控制研究.pdf

1、海洋占地球面積的三分之二，是實現可持續(xù)發(fā)展的寶貴財富，隨著海洋資源日益成為當今關注的焦點，自主水下航行器的開發(fā)和利用日趨活躍，以適應軍事現代化和經濟建設現代化的要求。本文針對具有多操縱面的新型自主式水下航行器——水下外場試驗平臺，對其的建模、巡航控制、低速懸?？刂萍皩潭ㄎ恢命c的制導與控制進行了系統(tǒng)深入的研究。論文取得的主要研究成果為： (1)根據水下外場試驗平臺的組成和特點，通過對其進行動力學和運動學分析，利用經典的牛頓定理，

2、建立了其空間運動數學模型。該模型不僅可以用來模擬平臺的正常巡航狀態(tài)，而且可以用來模擬平臺的懸停狀態(tài)，可用于平臺的操縱性分析及控制系統(tǒng)的設計與仿真。 (2)針對模型具有很強的耦合性和非線性特征，為便于系統(tǒng)的分析和設計，運用運動分解和小擾動原理，對模型進行了分解和線性化。 (3)針對水下外場試驗平臺的巡航工作模式，利用舵為控制輸入，基于簡化的模型，分別設計了由垂直舵、水平舵單獨控制的航向、深度的單輸入變結構控制器。

3、(4)針對水下外場試驗平臺低速懸停工作模式，利用垂推、側推作為控制輸入，根據簡化的線性化模型和多輸入多輸出變結構理論，設計了由垂推、側推單獨控制的多輸入變結構控制器。 (5)在仿真中提出了相應的導引律，為空間固定點的跟蹤打下了基礎。 (6)討論了舵與推力進行切換控制的邊界條件，將其共同作用于水下平臺控制系統(tǒng)，將切換條件和導引律加入控制系統(tǒng)，實現了水下平臺在低速時用推力矢量控制，高速巡航時用舵控制的對水下隨機目標點的跟蹤。