本文關(guān)鍵詞：三推進(jìn)器結(jié)構(gòu)無人水下航行器的深度控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：三推進(jìn)器無人水下航行器是一種結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高的水下作業(yè)設(shè)備,其特點(diǎn)是：通過在水平面上布置兩個定向推進(jìn)器、垂直平面上布置一個定向推進(jìn)器,完成無人水下航行器常用的水下運(yùn)動。與現(xiàn)有其它結(jié)構(gòu)相比,三推進(jìn)器結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性更高、靈活性更強(qiáng),具有廣泛的應(yīng)用前景。本文研究一種三推進(jìn)器無人水下航行器的深度控制,在對典型的三推進(jìn)器運(yùn)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)基礎(chǔ)上,并在驅(qū)動器個數(shù)不變的情況下,實(shí)現(xiàn)了航行器的俯仰角控制。上述改進(jìn)使得無入水下航行器在深度控制方式上出現(xiàn)了顯著差異,本文著重分析了這種改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)在深度控制上的特點(diǎn),并通過設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)目刂撇呗詫?shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的深度控制。論文首先研究了三推進(jìn)器無入水下航行器系統(tǒng)的運(yùn)動模型,在對比分析現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出了可行的基本結(jié)構(gòu)和布局方案。在對結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、模型仿真和流體仿真基礎(chǔ)上,通過分析仿真結(jié)果優(yōu)化了相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)。針對設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)方案,本文深入地進(jìn)行了深度系統(tǒng)的控制策略研究與設(shè)計(jì)；通過分析和對比多種控制系統(tǒng)方案,提出了深度控制的控制結(jié)構(gòu)和控制算法。本文采用了一種雙閉環(huán)的控制算法結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)內(nèi)環(huán)采用模糊滑�？刂扑惴▽�(shí)現(xiàn)了俯仰角控制,模糊算法的引入可有效地克服常規(guī)滑�？刂七^程中出現(xiàn)的抖振；系統(tǒng)外環(huán)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)了深度控制。在已建立的數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上,本文對控制策略進(jìn)行了仿真研究,并通過仿真分析優(yōu)化了控制參數(shù),仿真表明控制方案具有良好的性能。本文設(shè)計(jì)并建立了無入水下航行器實(shí)驗(yàn)平臺,以便研究控制策略和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的整體性能。實(shí)驗(yàn)平臺主要由三推進(jìn)器無人水下航行器和岸上實(shí)時監(jiān)控臺組成。論文對實(shí)驗(yàn)平臺的整體結(jié)構(gòu)和軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也進(jìn)行了詳細(xì)的論述。最后,以研制的實(shí)驗(yàn)平臺為基礎(chǔ)進(jìn)行了深度控制實(shí)驗(yàn)研究和分析。完成了俯仰角控制、深度控制等實(shí)驗(yàn)。通過對航行器的運(yùn)動特性和控制效果的分析和對比,表明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方案具有良好的性能。
【關(guān)鍵詞】：無人水下航行器 三推進(jìn)器結(jié)構(gòu) 深度控制 俯仰角控制 滑模控制 模糊控制 水下實(shí)驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.941
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 無人水下航行器的特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀11-16
• 1.1.1 無人水下航行器的特點(diǎn)11-12
• 1.1.2 國外無人水下航行器的發(fā)展現(xiàn)狀12-15
• 1.1.3 國內(nèi)無人水下航行器的發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2 無入水下航行器深度控制研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.1 深度控制典型模型16-18
• 1.2.2 深度控制策略研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 研究主要內(nèi)容與意義19-21
• 1.3.1 研究的主要內(nèi)容19-20
• 1.3.2 研究的意義20-21
• 1.4 結(jié)構(gòu)安排21-22
• 第2章 三推進(jìn)器結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化22-40
• 2.1 運(yùn)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及改進(jìn)方案22-28
• 2.1.1 運(yùn)動系統(tǒng)的特點(diǎn)分析22-25
• 2.1.2 三推進(jìn)器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方案25-28
• 2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型28-34
• 2.2.1 空間坐標(biāo)的定義28-29
• 2.2.2 運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)方程的建立29-32
• 2.2.3 模型解耦32-34
• 2.3 模型仿真與分析34-39
• 2.3.1 數(shù)學(xué)模型仿真34-36
• 2.3.2 外形流體仿真36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 控制策略研究40-57
• 3.1 被控對象與控制策略40-43
• 3.1.1 深度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)40-41
• 3.1.2 控制策略的分析與選擇41-43
• 3.2 基于滑�？刂频母┭鼋强刂撇呗栽O(shè)計(jì)43-47
• 3.2.1 滑模控制算法設(shè)計(jì)43-45
• 3.2.2 抖振的消除45-47
• 3.3 基于模糊控制的深度控制策略設(shè)計(jì)47-51
• 3.3.1 深度控制的控制方案分析48-49
• 3.3.2 模糊控制算法設(shè)計(jì)49-51
• 3.4 控制策略仿真與分析51-56
• 3.4.1 俯仰角控制仿真分析51-54
• 3.4.2 深度控制仿真分析54-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第4章 無入水下航行器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-74
• 4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)分析57-58
• 4.2 主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)58-61
• 4.2.1 結(jié)構(gòu)修正和材料選擇58-60
• 4.2.2 密封設(shè)計(jì)及檢測60-61
• 4.3 電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)61-69
• 4.3.1 主要電子設(shè)備62-66
• 4.3.2 深度數(shù)據(jù)采集PCB設(shè)計(jì)66-68
• 4.3.3 電氣系統(tǒng)空間布局68-69
• 4.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的軟件開發(fā)69-73
• 4.4.1 無人水下航行器運(yùn)動控制程序設(shè)計(jì)70-72
• 4.4.2 岸上實(shí)時監(jiān)控程序設(shè)計(jì)72-73
• 4.5 本章小結(jié)73-74
• 第5章 系統(tǒng)測試與水下實(shí)驗(yàn)74-83
• 5.1 系統(tǒng)性能測試74-77
• 5.1.1 密封及耐壓實(shí)驗(yàn)74-75
• 5.1.2 通信可靠性測試75-76
• 5.1.3 定速巡航實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.2 俯仰角控制水下實(shí)驗(yàn)77-79
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境和干擾測量77-78
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析78-79
• 5.3 深度控制水下實(shí)驗(yàn)79-82
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)條件及初始定義79-80
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析80-82
• 5.4 本章小結(jié)82-83
• 第6章 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 全文總結(jié)83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 參考文獻(xiàn)85-87

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