一種水空兩棲無人艇的概念設(shè)計(jì)及其航行穩(wěn)定性分析.pdf

1、近些年來海洋權(quán)益越來越受到各國家的重視，用于海洋資源開發(fā)以及海上巡航和監(jiān)測等用途的船只和海洋結(jié)構(gòu)物成為相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者研究的重點(diǎn)，其中用于海上巡航監(jiān)測的無人艇備受青睞。然而目前的水面無人艇有一個(gè)很大的缺陷是在高海況下無法正常作業(yè)。本文針對(duì)這一情況提出一種水空兩棲無人艇的概念艇型，設(shè)計(jì)并制作了一艘無人艇模型，并通過試驗(yàn)和仿真研究其航行穩(wěn)定性。本文所進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作包括概念艇型的論證、主側(cè)體選型、飛行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、水面推進(jìn)系統(tǒng)的選配以及智能控

2、制系統(tǒng)和各系統(tǒng)間的連接裝配的設(shè)計(jì)；航行穩(wěn)定性研究主要包括兩個(gè)方面：一是水面航行的耐波性，二是飛行過程中的姿態(tài)穩(wěn)定性。
　　耐波性研究主要進(jìn)行橫搖自由衰減試驗(yàn)、縱搖自由衰減試驗(yàn)和自航回轉(zhuǎn)過程中的橫搖試驗(yàn)，建立了包含待定系數(shù)的非線性橫搖運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型和考慮垂蕩加速度影響的縱搖運(yùn)動(dòng)數(shù)學(xué)模型，對(duì)比通過基于遺傳算法的系統(tǒng)辨識(shí)軟件對(duì)數(shù)學(xué)模型中的待定系數(shù)進(jìn)行辨識(shí)結(jié)果和通過二階系統(tǒng)的振動(dòng)方程推導(dǎo)出的基于采樣試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算所得搖蕩運(yùn)動(dòng)的阻尼項(xiàng)和恢復(fù)力矩

3、項(xiàng)的結(jié)果，分析出橫搖運(yùn)動(dòng)的非線性阻尼項(xiàng)和非線性恢復(fù)力矩項(xiàng)隨主側(cè)體間距的變化規(guī)律以及縱搖運(yùn)動(dòng)中垂蕩加速度對(duì)于縱搖阻尼項(xiàng)和縱搖恢復(fù)力矩項(xiàng)的影響隨吃水的變化規(guī)律，并得出了回轉(zhuǎn)過程中橫搖隨不同回轉(zhuǎn)角速度以及不同回轉(zhuǎn)半徑的變化規(guī)律。
　　姿態(tài)穩(wěn)定性研究是通過matlab軟件的simulink模塊的仿真實(shí)現(xiàn)的，本文設(shè)計(jì)了用于兩棲無人艇飛行姿態(tài)控制的自抗擾控制的程序，并通過算例驗(yàn)證了該控制程序的有效性和魯棒性。
　　通過以上研究為今后在高