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水下运载器的操纵控制及其仿真模拟
| 论文题名： | 水下运载器的操纵控制及其仿真模拟 |
| 关键词： | 潜艇;近水面;数学模型;鲁棒控制;操纵控制;仿真模拟 |
| 摘要： | 潜艇军事战略地位的日益提高，对潜艇的操纵性能提出了更高的要求。在应对各种复杂的海况和工况时，潜艇既要保证定深、定向的稳定运动，又要能机动灵活地规避或进入战斗状态。近水面运动是潜艇一种重要的运动状态，由于该处波浪剧烈，潜艇自身无法保持一定的航深及姿态，甚至会被抛甩出来，必须加以有效的控制。本文在对波浪力进行研究的基础上，用鲁棒控制的方法设计了潜艇控制器，并对潜艇近水面运动进行了实时仿真。 首先建立潜艇近水面运动的数学模型。在对波浪力进行分析的基础上，选取Pierson谱来描述波浪，在频域范围内对波谱进行分段，再将每个成分波产生的力累加起来，即得到作用于潜艇的瞬时力和力矩。为了控制器设计和运动仿真的方便，需对该模型加以简化。由白噪声经过一个四阶线性滤波器模型来替代原波谱，可将波浪力和力矩表述为波高的线性函数。在潜艇6自由度空间运动方程的基础上，加入上述波浪力，即得到了潜艇近水面运动的数学模型。 控制器的设计采用鲁棒控制中的混合灵敏度方法。将保持潜艇一定的航深及姿态、舵角保持在要求范围之内等要求囊括进一个混合灵敏度的约束中，频域响应直接对应性能指标，体现了鲁棒控制策略的优越性。在SIMULINK环境下对潜艇运动进行仿真，仿真结果验证了所设计的控制器效果良好，能够使潜艇在近水面状态下以一定姿态保持定深航行。 |
| 作者： | 张瑾 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 连琏;葛彤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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