超空泡航行體縱向運動控制.pdf

1、航行體在水下運行時要受到較大粘性摩擦阻力，使得水下航行體運行速度普遍偏低。利用超空化減阻技術，使航行體在運行時大部分表面包裹在空泡內，隔絕了與液體環(huán)境的接觸，大大減少了航行阻力，實現(xiàn)了航行體水下高速運行。超空泡航行體因這一優(yōu)勢而廣泛受到研究者們重視。本文通過查閱國內外相關文獻，深入研究了超空泡模型及相關理論，針對以超空化狀態(tài)運行的航行體的動力學特殊性，詳細地分析了航行體各部分受力情況，建立了航行體數(shù)學模型。先后采用滑模變結構控制和模糊滑

2、?？刂苾煞N控制策略來實現(xiàn)航行體縱向運動控制，并進行了仿真驗證。
　　研究超空泡航行體控制方法的難點在于難以建立精確的數(shù)學模型。由于航行體實際運行時被空泡包裹，其受力情況變得十分復雜。尤其是航行體尾部的滑行力，對實現(xiàn)航行體穩(wěn)定控制帶來了不便。依據(jù)相關文獻深入地研究了超空泡的基本理論，分析了超空泡形態(tài)預測模型。采用空化器和尾舵控制的配置方案，在此基礎上對航行體空化器、尾舵及尾部滑行力進行受力分析。得到六自由度數(shù)學模型，再將其簡化處理推

3、導出縱平面內運動模型。
　　由于超空泡航行體模型中存在系統(tǒng)參數(shù)攝動以及外部無規(guī)則擾動等問題，依據(jù)滑模控制不變性，可采用滑模變結構控制策略來設計航行體縱向運動控制器。通過仿真驗證所設計的控制器對系統(tǒng)變參數(shù)、外界擾動等不確定狀況有較強的魯棒性。但滑?？刂埔泊嬖诓蛔阒?，系統(tǒng)運動狀態(tài)到達滑動平面后會在其附近產(chǎn)生高頻抖振現(xiàn)象，使得系統(tǒng)的控制量與狀態(tài)量也會產(chǎn)生高頻振蕩。
　　針對滑?？刂频亩墩駟栴}，將模糊控制與滑模控制相結合，設計新的