原文传递
超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究
| 论文题名： | 超空泡航行体高速入水模型改进及入水轨迹控制的研究 |
| 关键词： | 超空泡水下航行器;入水轨迹控制;鲁棒H∞控制器;伺服电动机 |
| 摘要： | 超空泡水下航行器的科学研究已被世界上许多国家高度重视，空泡的存在大大降低了超空泡航行器在水中的摩擦阻力，在发动机的推动下，它可以达到很高的速度，远远超过了普通航行器的速度（如鱼雷等），但是由于超空泡水下航行器在实际水域中受到来自水流非常复杂的作用力，对它的控制难度较大，如何有效地控制超空泡水下航行器一直是世界各地学者关注的关键问题。 超空泡航行器的纵向控制是水下航行器控制科学研究的一个热点，本文对于如何控制超空泡水下航行器的入水轨迹进行了研究。主要研究方向如下: 首先，分析了超空泡水下航行器在自然环境中的受力情况。基于现有的超空泡水下航行器的动力学方程，为接下来的水洞实验和斜入水实验做了充分准备。 然后，进行了超空泡实体模型的水洞实验和斜入水实验。在水洞实验中，采用伺服电动机控制流水条件下的空化器，使空化器以固定的频率和幅度发生转动，观察并收集不同频率下的空泡形态数据，并即时收集空泡的内外压力，对数据进行测试和分析。在斜入水实验中，详细介绍了所有相关的实验仪器和实验的全过程，本实验采用航行器内部的测量模块进行数据采集，并对采集到的数据信息进行分析，依据实体模型在整个入水过程中遭受的冲击载荷变化趋势，规划出了最优的入水方案。 随后，改进了先前创建的数学分析模型，通过与模糊PID等几种控制方法的对比，最后选择使用鲁棒H∞基本理论设计控制器，根据所创建的数学模型，本文完成了控制系统的设计。 最后，对控制器进行了仿真和验证。结果表明，采用鲁棒H∞方法设计的控制器可以有效地控制超空泡航行器入水运动轨迹，系统的鲁棒性是较好的。 |
| 作者： | 张丙辛 |
| 专业： | 控制科学与工程 |
| 导师： | 白涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
