水下高速航行體的切換控制技術研究.pdf

1、超空化技術是一種革命性的減阻技術，由于空泡的近似完全包裹，使得航行體喪失了絕大部分浮力，極大的減小了航行體與水的接觸面積，進而可以有效的提高航行體在水中的航行速度。由于超空化減阻技術的優(yōu)良特性，可以使得水下武器具有較高的速度和較遠的射程，因此世界各大強國均紛紛對超空化技術和水下高速航行體進行研究。雖然超空化技術可以很大程度的提高航行體的速度，但由于空泡的包裹，會使得水下高速航行體的流體動力特性發(fā)生很大的變化，進而其動力學特性跟普通水下航

2、行體有較大的差異，這給水下高速航行體的建模和控制增加了很大的難度。本文主要研究水下高速航行體的縱向平面，在對其進行受力分析的基礎上，建立了縱向平面數(shù)學模型，并跟據(jù)航行體所受滑行力的非線性特性，將航行體的數(shù)學模型分成線性部分和非線性部分，針對兩個模型分別設計控制器，再根據(jù)某種切換控制策略，讓兩個子控制器平滑穩(wěn)定的切換，實現(xiàn)水下高速航行體的定深控制要求。
　　本文首先對水下高速航行體的研究背景和意義進行簡要說明，介紹了水下高速航行體和

3、切換控制的研究現(xiàn)狀。接下來介紹了超空泡的基本理論，并對水下高速航行體進行受力分析，依據(jù)動力學原理建立了水下高速航行體的動力學方程，進而推出航行體的數(shù)學模型。然后，根據(jù)水下高速航行體數(shù)學模型的特點，將航行體的數(shù)學模型分成無滑行力的線性模型和有滑行力的非線性模型。針對線性模型，設計了極點配置狀態(tài)反饋控制器。針對航行體的非線性模型，考慮系統(tǒng)存在的不確定因素和外界干擾，設計了變結構控制器，以實現(xiàn)航行體的深度控制要求。最后，針對兩個不同的子控制器