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文檔簡介
1、隨著人類對海洋資源的需求和對海洋環(huán)境的探索日益廣泛,小型海洋運載器的研究受到了人們的密切關(guān)注。動力推進裝置作為小型海洋運載器的動力源泉,其性能優(yōu)劣直接影響到運載器航行速度及耐久性。目前,通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的調(diào)查研究可以發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的運載器推進裝置大多采用內(nèi)燃機帶動螺旋槳的機械傳動方式。其體積大、重量沉,燃料需求量大等問題,不適于體型較小的運載器。而采用電力推進的方式為小型海洋運載器的驅(qū)動裝置解決了這些問題。電力推進系統(tǒng)采用集成方式將電機
2、和螺旋槳組成集成電機推進器,縮小了推進系統(tǒng)的體積,增大了推進效率。以高密度燃料電池作為動力能源,減小了運載器的負重,提高了燃料利用率。本文的研究為電力推進技術(shù)實際驅(qū)動小型海洋運載器提供理論基礎(chǔ)。
近水面作業(yè)的小型海洋運載器會因海洋環(huán)境的變化產(chǎn)生擾動,影響推進器的性能指標。而現(xiàn)在國內(nèi)外對電力推進系統(tǒng)的研究大都采用理想靜態(tài)負載,與實際海況下的推進器動態(tài)負載誤差較大。本文對海浪擾動下的螺旋槳動態(tài)負載情況進行研究,提出一種針對海浪擾動
3、進行補償控制的電力推進控制策略。提高了推進器的響應(yīng)速度,減少了能量消耗,適用于小型海洋運載器近海面航行。
本文首先對所選小型海洋運載器六自由度運動進行建模。在此基礎(chǔ)上,重點分析了對螺旋槳動態(tài)性能影響最大的海浪垂蕩干擾力和縱搖干擾力矩,由Morison方程得到干擾力/力矩的計算公式,并帶入不同海況下的波浪參數(shù)對運載器所受干擾力/力矩進行仿真。結(jié)合螺旋槳工作特性,建立螺旋槳動態(tài)負載模型,分析小型海洋運載器近水面航行時海浪擾動導(dǎo)致的
4、轉(zhuǎn)矩損失情況。
其次,由直流無刷電機的工作原理入手,建立完整的雙閉環(huán)直流無刷電機調(diào)速模型。參照小型海洋運載器的推進要求和實時海況,在Simulink平臺下搭建前饋-反饋復(fù)合控制的電機-螺旋槳推進系統(tǒng)模型。對小型海洋運載器近水面航行時螺旋槳實際動態(tài)負載進行仿真,對比不同情況下的前饋-反饋復(fù)合控制和傳統(tǒng)的PID反饋控制的電力推進系統(tǒng)仿真曲線。對其動態(tài)性能指標和抗海浪擾動能力分別進行分析總結(jié)。
最后,針對小型海洋運載器近水
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