水下高速航行體的切換控制技術(shù)研究.pdf

1、超空化技術(shù)是一種革命性的減阻技術(shù)，由于空泡的近似完全包裹，使得航行體喪失了絕大部分浮力，極大的減小了航行體與水的接觸面積，進(jìn)而可以有效的提高航行體在水中的航行速度。由于超空化減阻技術(shù)的優(yōu)良特性，可以使得水下武器具有較高的速度和較遠(yuǎn)的射程，因此世界各大強(qiáng)國(guó)均紛紛對(duì)超空化技術(shù)和水下高速航行體進(jìn)行研究。雖然超空化技術(shù)可以很大程度的提高航行體的速度，但由于空泡的包裹，會(huì)使得水下高速航行體的流體動(dòng)力特性發(fā)生很大的變化，進(jìn)而其動(dòng)力學(xué)特性跟普通水下航

2、行體有較大的差異，這給水下高速航行體的建模和控制增加了很大的難度。本文主要研究水下高速航行體的縱向平面，在對(duì)其進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上，建立了縱向平面數(shù)學(xué)模型，并跟據(jù)航行體所受滑行力的非線性特性，將航行體的數(shù)學(xué)模型分成線性部分和非線性部分，針對(duì)兩個(gè)模型分別設(shè)計(jì)控制器，再根據(jù)某種切換控制策略，讓兩個(gè)子控制器平滑穩(wěn)定的切換，實(shí)現(xiàn)水下高速航行體的定深控制要求。
　　本文首先對(duì)水下高速航行體的研究背景和意義進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明，介紹了水下高速航行體和

3、切換控制的研究現(xiàn)狀。接下來(lái)介紹了超空泡的基本理論，并對(duì)水下高速航行體進(jìn)行受力分析，依據(jù)動(dòng)力學(xué)原理建立了水下高速航行體的動(dòng)力學(xué)方程，進(jìn)而推出航行體的數(shù)學(xué)模型。然后，根據(jù)水下高速航行體數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，將航行體的數(shù)學(xué)模型分成無(wú)滑行力的線性模型和有滑行力的非線性模型。針對(duì)線性模型，設(shè)計(jì)了極點(diǎn)配置狀態(tài)反饋控制器。針對(duì)航行體的非線性模型，考慮系統(tǒng)存在的不確定因素和外界干擾，設(shè)計(jì)了變結(jié)構(gòu)控制器，以實(shí)現(xiàn)航行體的深度控制要求。最后，針對(duì)兩個(gè)不同的子控制器