載荷布放強(qiáng)擾下UUV自適應(yīng)控制方法研究.pdf

1、隨著UUV在科研以及國防領(lǐng)域運用的更加廣泛，對于研究能夠攜帶并布放帶有某種功能載荷的新型UUV勢在必行。載荷布放是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，其中涉及載荷在布放管中對UUV的反作用力，因平衡載荷負(fù)浮力而設(shè)置的補(bǔ)水艙的進(jìn)水對UUV產(chǎn)生的影響，海流對UUV產(chǎn)生的干擾等，如何使UUV在受到各種干擾的情況下保持自身位置以及姿態(tài)是保證載荷布放成功的關(guān)鍵。本文針對載荷布放強(qiáng)擾下UUV穩(wěn)定控制進(jìn)行了以下研究工作：
　　首先建立了UUV六自由度運動學(xué)和動

2、力學(xué)模型，并對各種載荷布放方法進(jìn)行了討論最終確定了采用自航式柵狀管布放方法。對載荷布放過程進(jìn)行了內(nèi)彈道仿真計算與分析，得出了載荷在管內(nèi)的運動時間——速度以及運動時間——行程的關(guān)系曲線。為補(bǔ)償載荷的負(fù)浮力設(shè)計了補(bǔ)水艙，并詳細(xì)分析了進(jìn)水過程，得到了進(jìn)水方程。
　　其次對UUV的姿態(tài)保持能力做了理論論證。給出了UUV一般的推進(jìn)器配置方案，通過分析UUV完成載荷布放的具體工程背景，得出了其主要受到的擾動為海流干擾和載荷布放干擾，并分別針對

3、海流以及載荷布放干擾進(jìn)行了姿態(tài)保持能力分析：針對海流的干擾，得到了海流流向角與UUV在該流向角下所能抵抗的最大海流速度關(guān)系曲線。針對載荷布放擾動對 UUV的影響，將載荷布放造成的最大擾動力、擾動力矩和UUV推進(jìn)系統(tǒng)所能供給的最大推進(jìn)力、推進(jìn)力矩比較，得出了UUV具有布放載荷的姿態(tài)保持能力。
　　然后設(shè)計了載荷布放作業(yè)任務(wù)下能夠?qū)崿F(xiàn) UUV位姿保持的自適應(yīng)模糊滑?？刂破?。針對UUV載荷布放任務(wù)中會同時受到海流干擾和載荷布放干擾的特點

4、，構(gòu)造了能使UUV的位置以及姿態(tài)保持不變的滑?？刂破鳎τ诨５亩墩駟栴}以及載荷布放擾動估算的不精確性、以及外界的不確定擾動等問題，引入了自適應(yīng)模糊方法，通過模糊方法的柔滑作用以及自適應(yīng)方法的在線調(diào)整功能使滑模控制器滿足載荷布放的要求。
　　最后對所設(shè)計的控制器進(jìn)行了仿真驗證。文章設(shè)計了兩個仿真案例：海流干擾下UUV抵近布放點的仿真案例，載荷布放干擾下UUV位姿保持的仿真案例。通過對兩個仿真案例的分析得出自適應(yīng)模糊滑?？刂破髂軌?/p>