新型水下航行器建模与运动控制研究

发布时间：2024-03-01 02:20

　　水下航行器是一种新型的无人自主水下机器人,它通过浮力驱动系统中内外皮囊造成的压力差来改变浮力的大小,从而改变了重心的位置,利用尾部四螺旋桨转速差产生的力矩来实现对姿态的控制,以自身携带的高能电池为主要动力来源,内部可根据具体任务要求灵活配置传感元件。由于目前发展的技术较为成熟,其优点明显,工作稳定可靠、灵活应用性高、作业范围广等特点,主要应用于海洋资源探测和军事领域,前景广阔。本文首先对水下航行器总体进行了概述,介绍了水下航行器的机械结构、工作原理以及运动方式。然后为了实现对水下航行器功能的精确控制,对其采用了矢量矩阵法、动量定理、刚体转动定理等,建立了动力学模型。针对简化的机理模型和水下航行器试验数据,采用基于交叉验证可行度分析的灰箱系统辨识的方法,在Matlab系统辨识工具箱中辨识得到了航行器垂直面运动过程中俯仰和偏航通道的传递函数,并对得到了传递函数的准确性进行了验证,匹配度高,满足设计要求。之后在动力学模型的基础上设计了PID控制器,对于航行器这一不确定模型系统采用了PID算法进行了研究,通过对四螺旋桨在不同工作模式下转速的差异控制,实现了俯仰和偏转,其次根据建立的PID系统通...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1水下潜器分类

终的目的是能够量产，并应用在我国海洋事业的发展上。下航行器研究现状下潜器是一类重要的海洋监测、探测和操作平台，能在水下自由移动，携带理及通讯系统，以远程遥控、自主或半自主操作方式操作机械手或其它工殊水下作业或信息收集的专用装置。根据是否搭载人员，水下潜器可分为载(HumanOc....

图1.2美国水下航行器实物图

(c)Seaglider(d)SeaExplorerglider图1.2美国水下航行器实物图Fig1.2Americanwatergliderphysicalmap表1.3四种典型AUG主要性能参数Tab1.3FourtypicalAUG....

图1.3其他国家水下航行器实物图

新型水下航行器建模与运动控制研究水下航行器ALBAC(见图）并进行测试，作为研究初期的一款产品，其功能也没全面，初步的仅仅只是实现了滑翔运动。之后日本Kyushu大学和日本海洋地球科术中心进行了合作，并且设计和生产了具有浮力驱动系统的混合型水下航行器，其方式是进行锯齿形轨迹....

图1.4国内水下航行器实物图

(c)中国海洋大学研制样机(d)华中科技大学研制样机图1.4国内水下航行器实物图Fig1.4Domesticwatergliderphysicalmap2007年，天津大学开始研制HUG，也是作为国内第一家的研究机构，在200到了第一代样机，这就是Pet....

本文编号：3915289