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一种水空两栖无人艇的概念设计及其航行稳定性分析
| 论文题名： | 一种水空两栖无人艇的概念设计及其航行稳定性分析 |
| 关键词： | 无人艇;水空两栖;自抗扰控制;航行稳定性分析 |
| 摘要： | 近些年来海洋权益越来越受到各国家的重视，用于海洋资源开发以及海上巡航和监测等用途的船只和海洋结构物成为相关领域的专家学者研究的重点，其中用于海上巡航监测的无人艇备受青睐。然而目前的水面无人艇有一个很大的缺陷是在高海况下无法正常作业。本文针对这一情况提出一种水空两栖无人艇的概念艇型，设计并制作了一艘无人艇模型，并通过试验和仿真研究其航行稳定性。本文所进行的设计工作包括概念艇型的论证、主侧体选型、飞行系统的设计、水面推进系统的选配以及智能控制系统和各系统间的连接装配的设计；航行稳定性研究主要包括两个方面：一是水面航行的耐波性，二是飞行过程中的姿态稳定性。 耐波性研究主要进行横摇自由衰减试验、纵摇自由衰减试验和自航回转过程中的横摇试验，建立了包含待定系数的非线性横摇运动数学模型和考虑垂荡加速度影响的纵摇运动数学模型，对比通过基于遗传算法的系统辨识软件对数学模型中的待定系数进行辨识结果和通过二阶系统的振动方程推导出的基于采样试验数据计算所得摇荡运动的阻尼项和恢复力矩项的结果，分析出横摇运动的非线性阻尼项和非线性恢复力矩项随主侧体间距的变化规律以及纵摇运动中垂荡加速度对于纵摇阻尼项和纵摇恢复力矩项的影响随吃水的变化规律，并得出了回转过程中横摇随不同回转角速度以及不同回转半径的变化规律。 姿态稳定性研究是通过matlab软件的simulink模块的仿真实现的，本文设计了用于两栖无人艇飞行姿态控制的自抗扰控制的程序，并通过算例验证了该控制程序的有效性和鲁棒性。 通过以上研究为今后在高海况下作业的无人艇设计提供了参考和借鉴。 |
| 作者： | 刘福伟 |
| 专业： | 流体力学 |
| 导师： | 杨松林 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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