水下航行器是一種新型的無(wú)人自主水下機(jī)器人,它通過(guò)浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中內(nèi)外皮囊造成的壓力差來(lái)改變浮力的大小,從而改變了重心的位置,利用尾部四螺旋槳轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的力矩來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)姿態(tài)的控制,以自身攜帶的高能電池為主要?jiǎng)恿?lái)源,內(nèi)部可根據(jù)具體任務(wù)要求靈活配置傳感元件。由于目前發(fā)展的技術(shù)較為成熟,其優(yōu)點(diǎn)明顯,工作穩(wěn)定可靠、靈活應(yīng)用性高、作業(yè)范圍廣等特點(diǎn),主要應(yīng)用于海洋資源探測(cè)和軍事領(lǐng)域,前景廣闊。本文首先對(duì)水下航行器總體進(jìn)行了概述,介紹了水下航行器的機(jī)械結(jié)構(gòu)、工作原理以及運(yùn)動(dòng)方式。然后為了實(shí)現(xiàn)對(duì)水下航行器功能的精確控制,對(duì)其采用了矢量矩陣法、動(dòng)量定理、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定理等,建立了動(dòng)力學(xué)模型。針對(duì)簡(jiǎn)化的機(jī)理模型和水下航行器試驗(yàn)數(shù)據(jù),采用基于交叉驗(yàn)證可行度分析的灰箱系統(tǒng)辨識(shí)的方法,在Matlab系統(tǒng)辨識(shí)工具箱中辨識(shí)得到了航行器垂直面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中俯仰和偏航通道的傳遞函數(shù),并對(duì)得到了傳遞函數(shù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證,匹配度高,滿足設(shè)計(jì)要求。之后在動(dòng)力學(xué)模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了PID控制器,對(duì)于航行器這一不確定模型系統(tǒng)采用了PID算法進(jìn)行了研究,通過(guò)對(duì)四螺旋槳在不同工作模式下轉(zhuǎn)速的差異控制,實(shí)現(xiàn)了俯仰和偏轉(zhuǎn),其次根據(jù)建立的PID系統(tǒng)通...

【文章頁(yè)數(shù)】：64 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1水下潛器分類

終的目的是能夠量產(chǎn)，并應(yīng)用在我國(guó)海洋事業(yè)的發(fā)展上。下航行器研究現(xiàn)狀下潛器是一類重要的海洋監(jiān)測(cè)、探測(cè)和操作平臺(tái)，能在水下自由移動(dòng)，攜帶理及通訊系統(tǒng)，以遠(yuǎn)程遙控、自主或半自主操作方式操作機(jī)械手或其它工殊水下作業(yè)或信息收集的專用裝置。根據(jù)是否搭載人員，水下潛器可分為載(HumanOc....

圖1.2美國(guó)水下航行器實(shí)物圖

(c)Seaglider(d)SeaExplorerglider圖1.2美國(guó)水下航行器實(shí)物圖Fig1.2Americanwatergliderphysicalmap表1.3四種典型AUG主要性能參數(shù)Tab1.3FourtypicalAUG....

圖1.3其他國(guó)家水下航行器實(shí)物圖

新型水下航行器建模與運(yùn)動(dòng)控制研究水下航行器ALBAC(見圖）并進(jìn)行測(cè)試，作為研究初期的一款產(chǎn)品，其功能也沒(méi)全面，初步的僅僅只是實(shí)現(xiàn)了滑翔運(yùn)動(dòng)。之后日本Kyushu大學(xué)和日本海洋地球科術(shù)中心進(jìn)行了合作，并且設(shè)計(jì)和生產(chǎn)了具有浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的混合型水下航行器，其方式是進(jìn)行鋸齒形軌跡....

圖1.4國(guó)內(nèi)水下航行器實(shí)物圖

(c)中國(guó)海洋大學(xué)研制樣機(jī)(d)華中科技大學(xué)研制樣機(jī)圖1.4國(guó)內(nèi)水下航行器實(shí)物圖Fig1.4Domesticwatergliderphysicalmap2007年，天津大學(xué)開始研制HUG，也是作為國(guó)內(nèi)第一家的研究機(jī)構(gòu)，在200到了第一代樣機(jī)，這就是Pet....

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