水下高速航行體航向控制技術(shù)研究.pdf

1、國內(nèi)外關(guān)于超空泡航行體的縱向控制技術(shù)的理論研究已經(jīng)比較成熟，但航行體的航向控制技術(shù)還處于探索研究階段，相關(guān)文獻(xiàn)寥寥無幾。
　　 超空泡航行體航向控制的主要難點(diǎn)在于，首先，實(shí)際航行體的受力環(huán)境很復(fù)雜，由于航行體在航行過程會(huì)產(chǎn)生空泡進(jìn)而降低阻力提高航行體的速度，但是航行體運(yùn)行狀態(tài)的改變會(huì)影響到空泡的形態(tài)，甚至?xí)箍张萜茰?，進(jìn)而會(huì)使航行體尾舵的受力和尾部滑行力受到影響，對(duì)航行體的穩(wěn)定控制很不利。其次，航行體的俯仰運(yùn)動(dòng)、橫滾運(yùn)動(dòng)以及航向

2、運(yùn)動(dòng)之間的耦合作用非常明顯，導(dǎo)致不能用常規(guī)的方法對(duì)航行體進(jìn)行分析與控制。本文通過對(duì)航行體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得到了線性化的模型，并設(shè)計(jì)了兩種控制器，得到了仿真結(jié)果。本文的主要研究內(nèi)容：
　　 基于相關(guān)文獻(xiàn)，研究超空泡的基本理論，包括空泡的產(chǎn)生條件和維持方法，以及空泡的形變理論。并參考相關(guān)文獻(xiàn)，給出了空泡的尺寸和形狀計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式。提出了超空泡航行體的配置方案，即尾舵和雙自由度空化器協(xié)調(diào)控制。并進(jìn)一步對(duì)超空泡航行體進(jìn)行了力學(xué)分

3、析，給出空化器和尾舵上的力的計(jì)算公式，并通過分析航行體的尾部滑行力以及重力和推力矢量的影響，得到了超空泡航行體的非線性動(dòng)力學(xué)模型。
　　 參考航行體縱向控制處理動(dòng)力學(xué)模型的方法，本文基于小擾動(dòng)原理，適當(dāng)選取穩(wěn)定平衡點(diǎn)，忽略航行體橫滾的影響，將俯仰運(yùn)動(dòng)和航向運(yùn)動(dòng)的相關(guān)耦合項(xiàng)的整體作為小擾動(dòng)項(xiàng)，得到了關(guān)于耦合項(xiàng)的動(dòng)力學(xué)模型的狀態(tài)空間表達(dá)式，并分析了系統(tǒng)的相關(guān)特性。
　　 通過分析超空泡航行體航向運(yùn)動(dòng)的線性化的動(dòng)力學(xué)模型，設(shè)計(jì)