飛翼式水下滑翔機(jī)動力學(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，由于運動時艇體幾乎不產(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)的水動力特征會影響其運動特性，為了充分了解其動力學(xué)行為與控制特性，本文針對飛翼式

2、水下滑翔機(jī)進(jìn)行了動力學(xué)分析與控制策略研究。
　　首先基于牛頓-歐拉方程，對飛翼式水下滑翔機(jī)建立了兩種動力學(xué)模型，一種是用于穩(wěn)態(tài)分析、運動性能預(yù)報的穩(wěn)態(tài)分析模型；另一種是用于運動實時仿真、控制器設(shè)計的控制器設(shè)計模型。在此過程中，考慮了飛翼式水下滑翔機(jī)前后非對稱的因素，以及調(diào)節(jié)過程中浮力調(diào)節(jié)裝置位于艏部對載體姿態(tài)的影響?；趧恿W(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)運動分析方法。以“科星III”號原理樣機(jī)為研究對象，介紹

3、了模型參數(shù)的求解過程，提出了考慮空間耦合影響的粘性類水動力擬合公式。然后對穩(wěn)態(tài)滑翔運動進(jìn)行分析預(yù)報，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，對飛翼式水下滑翔機(jī)的動力學(xué)特性進(jìn)行了總結(jié)。預(yù)報結(jié)果表明飛翼式水下滑翔機(jī)可以實現(xiàn)大滑翔比的高效運動。針對水下滑翔機(jī)在運動過程中存在控制延時的特點，結(jié)合模糊技術(shù)和S控制法，設(shè)計了一種基于T-S推理的模糊非線性PD控制器。對縱向平面的滑翔軌跡控制進(jìn)行仿真試驗，分別與S面控制器和PID控制器