重于水型AUV運(yùn)動(dòng)特性分析與控制仿真研究.pdf

1、自治潛水器（Autonomous Underwater Vehicle，簡(jiǎn)稱AUV）在海洋資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，已經(jīng)成為不可或缺的研究和作業(yè)工具。但是隨著海洋資源開(kāi)發(fā)的難度增加，對(duì)水下作業(yè)工具的要求也不斷提高。傳統(tǒng)的AUV為中性浮力設(shè)計(jì)，需要攜帶大量的浮力調(diào)節(jié)裝置，因此體積和重量都較大，能耗也隨之增大，同時(shí)影響它的機(jī)動(dòng)性能。具有良好的機(jī)動(dòng)性能和更低廉的經(jīng)濟(jì)成本成為AUV發(fā)展的趨勢(shì)之一。本文提出的一種新型的重于水型AUV的概念正

2、是為了適應(yīng)潮流。該AUV具有類似固定翼飛機(jī)外形，可以在負(fù)浮力的情況下在水中航行，運(yùn)動(dòng)時(shí)通過(guò)自身大尺度機(jī)翼來(lái)提供足夠的浮力，而不需要攜帶浮力材料。因而可以在設(shè)計(jì)上減小AUV體積，提高航行機(jī)動(dòng)性能等。
　　 重于水型AUV最主要特點(diǎn)是它依靠機(jī)翼產(chǎn)生的升力平衡水中的剩余重量。由于其外形與飛機(jī)相似，所以其運(yùn)動(dòng)兼有飛機(jī)與潛水器的特點(diǎn)。本文圍繞重于水型AUV特有的運(yùn)動(dòng)特性，主要完成了以下幾方面工作:
　　 1)建立了重于水型AUV六

3、自由度數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)飛機(jī)小擾動(dòng)原理，分別建立AUV的縱向和橫向小擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)模型。
　　 2)基于重于水型AUV縱向運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力穩(wěn)定性和模態(tài)特性，深入分析了重于水型AUV縱向運(yùn)動(dòng)特性，包括大阻尼特性、縱傾角反饋特性、弱舵效特性等。
　　 3)基于重于水型AUV橫向運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性和模態(tài)特性，深入分析了重于水型AUV橫向運(yùn)動(dòng)特性，包括滾轉(zhuǎn)角反饋特性、副翼操作特性、方向舵操作特性、艏向操作特性等。
　　 4)利用H∞控制方法