UUV面向近岸淺海環(huán)境的流場(chǎng)適應(yīng)性方法研究.pdf

1、UUV(Unmaned Underwater Vehicle)主要在海洋環(huán)境中進(jìn)行試驗(yàn),特別是近岸淺海環(huán)境下,在近岸淺海環(huán)境中海流對(duì)UUV的影響尤為明顯,因此本文主要研究UUV對(duì)近岸淺海流場(chǎng)的適應(yīng)性。具體從路徑規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制兩個(gè)方面來(lái)論述,海流環(huán)境下UUV路徑規(guī)劃方面,文中提出一種基于時(shí)間最優(yōu)的路徑搜索算法A*算法,在水平面中建立了多種海流模型,然后運(yùn)用上述建立的海流模型驗(yàn)證了UUV路徑規(guī)劃算法的有效性;在流場(chǎng)環(huán)境干擾下UUV的運(yùn)動(dòng)控制

2、方面,文中提出了具有穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)的迭代滑?？刂破?針對(duì)UUV的推進(jìn)器和舵機(jī)所具有的非線性特性設(shè)計(jì)出了速度控制器和航向控制器,然后加入各種不同的流場(chǎng)干擾來(lái)仿真驗(yàn)證控制器的準(zhǔn)確性。
　　針對(duì)本研究課題文中以北颯所獨(dú)立研制的某型號(hào)UUV為研究背景,建立了UUV的運(yùn)動(dòng)模型,開(kāi)始對(duì)課題展開(kāi)了深入研究。論文主要做了如下工作:
　　第一研究了關(guān)于UUV當(dāng)前的國(guó)內(nèi)外背景和意義,分析了近岸淺海流場(chǎng)的特點(diǎn)以及其與深海流場(chǎng)的區(qū)別,從兩方面給出了當(dāng)

3、前關(guān)于UUV在流場(chǎng)方面的研究情況。
　　第二建立了研究所需的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系,給出了UUV空間模型方程,研究了海流絕對(duì)速度與相對(duì)速度之間的關(guān)系,從力學(xué)的角度分析了流場(chǎng)對(duì)UUV的航速、漂移以及舵機(jī)等方面的影響。
　　第三提出了路徑規(guī)劃算法A*搜索以及平滑曲線方法B樣條函數(shù),在水平面上建立了定常流、渦流等典型的流場(chǎng)模型,并通過(guò)上述建立的渦流場(chǎng)模型來(lái)驗(yàn)證UUV的路徑規(guī)劃算法。
　　第四介紹了變結(jié)構(gòu)控制算法并針對(duì)具體的系統(tǒng)分析了

4、滑模控制,提出了迭代滑?？刂破鞑?duì)其進(jìn)行控制器設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析;在水平面上設(shè)計(jì)加入流場(chǎng)干擾的控制器,然后對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　第五描述了UUV仿真平臺(tái)的軟、硬件系統(tǒng),分別從定常流、反向流及渦流等不同的流場(chǎng)對(duì)UUV的路徑規(guī)劃算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證,在定常流和渦流干擾下對(duì)UUV的運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　通過(guò)對(duì)流場(chǎng)環(huán)境下UUV的路徑規(guī)劃以及流場(chǎng)干擾下UUV的運(yùn)動(dòng)控制兩個(gè)方面的研究來(lái)說(shuō)明UUV對(duì)近岸淺海流場(chǎng)的適應(yīng)性。路徑規(guī)劃方面通