混合驅(qū)動水下滑翔器動力學(xué)建模及運動控制研究.pdf

1、混合驅(qū)動水下滑翔器集成了自主水下航行器、水下滑翔器及剖面浮標(biāo)的優(yōu)點，是海洋環(huán)境觀測和海洋資源探測的重要平臺。滑行操作模式下，周期改變自身凈浮力和重心位置，借助機翼的液動升力前進(jìn)，完成海洋中的鋸齒形剖面運動，此時具有工作效率高、范圍大、噪音低的特點；推進(jìn)操作模式下，通過螺旋槳的推力快速前進(jìn)，借助尾舵或內(nèi)部姿態(tài)調(diào)節(jié)實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，完成海洋中的快速穿梭運動，此時具有速度快，機動性高，受海水深度及流速影響小的特點。
　　 本文在混合驅(qū)動水下滑

2、翔器系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用浮基多剛體理論推導(dǎo)了其動力學(xué)方程，定制了水動力模型和參數(shù)，分析了其機動性與穩(wěn)定性，完成了三維空間的滑翔運動和推進(jìn)運動的仿真。而且，本文設(shè)計了針對該混合驅(qū)動水下滑翔器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)運動控制器，并仿真驗證了其穩(wěn)定性和可行性。本文主要研究成果和創(chuàng)新點為：
　　 1.研究設(shè)計了首臺小型混合驅(qū)動水下滑翔器樣機，吸收了傳統(tǒng)自主水下航行器、典型水下滑翔器和ARGO自持剖面浮標(biāo)三者的優(yōu)點。給出了混合驅(qū)動滑翔器的設(shè)計流程和計

3、算方法，提供了部分單元試驗及水域試驗的重要數(shù)據(jù)，為混合驅(qū)動水下滑翔器的設(shè)計和制作提供參考。
　　 2.采用浮基多剛體理論和魚雷水動力學(xué)模型建立混合驅(qū)動水下滑翔器的動力學(xué)方程。該方程考慮了內(nèi)部質(zhì)量的平移和旋轉(zhuǎn)對姿態(tài)的控制作用以及高機動性運動時所受水動力的影響。分析了混合驅(qū)動水下滑翔器的機動性和穩(wěn)定性，并給出了設(shè)計參數(shù)的選擇范圍，同時完成混合滑翔器在三維空間的推進(jìn)操作和滑行操作模式下全狀態(tài)運動仿真。
　　 3.針對混合驅(qū)動水