本文關(guān)鍵詞：混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析

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【摘要】：混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器是水下自航器(AUV)與水下滑翔器(UWG)的結(jié)合,集二者優(yōu)點(diǎn)于一身,主要用于海洋環(huán)境的檢測(cè)。在AUV模式下,依靠螺旋槳推進(jìn)器可以實(shí)現(xiàn)快速航行,具有操縱性好、反應(yīng)速度快、定位和航跡精準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。在滑翔模式下,節(jié)約能源、效率高,通過(guò)浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自身凈浮力的周期性變化及滑翔器的縱剖面滑翔運(yùn)動(dòng)；通過(guò)姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)重心位置的周期性變化及滑翔器航行姿態(tài)的俯仰和橫滾調(diào)整。本文研究的混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器主要用于海洋溫躍層剖面測(cè)量,首先參照現(xiàn)有產(chǎn)品和功能目標(biāo),將復(fù)雜的滑翔器系統(tǒng)進(jìn)行模塊化處理,分析了滑翔器機(jī)械和控制系統(tǒng)的整體布局。其次對(duì)滑翔器耐壓殼體進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算,并利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)耐壓殼體最危險(xiǎn)段進(jìn)行了強(qiáng)度和屈曲分析,驗(yàn)證了其耐壓特性與承載性能。然后對(duì)滑翔器的航行系統(tǒng)(包括浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)和螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng))進(jìn)行了分析與設(shè)計(jì),對(duì)滑翔器的控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析并對(duì)姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的PID控制進(jìn)行了仿真分析。最后對(duì)滑翔器的機(jī)翼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),并用流體分析軟件CFX進(jìn)行優(yōu)化前后機(jī)翼的對(duì)比分析,驗(yàn)證了優(yōu)化后的機(jī)翼具有更好的水動(dòng)力特性。
【關(guān)鍵詞】：混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器 耐壓殼體 有限元 增量式PID控制 機(jī)翼優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U674.941
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 無(wú)人水下航行器發(fā)展概述10-11
• 1.2 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.3 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器未來(lái)發(fā)展方向13
• 1.3.1 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器控制難點(diǎn)13
• 1.3.2 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器發(fā)展展望13
• 1.4 本文研究意義及主要內(nèi)容13-15
• 1.4.1 本文研究意義13-14
• 1.4.2 本文研究主要內(nèi)容14-15
• 1.5 本章小結(jié)15-16
• 2 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器分析與布局16-22
• 2.1 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器工作原理16-17
• 2.1.1 滑翔模式工作原理16-17
• 2.1.2 螺旋槳推進(jìn)模式工作原理17
• 2.2 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器功能目標(biāo)與設(shè)計(jì)目標(biāo)17-19
• 2.2.1 功能目標(biāo)17-18
• 2.2.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)18-19
• 2.3 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器整體布局19-21
• 2.3.1 機(jī)械系統(tǒng)整體布局19
• 2.3.2 控制系統(tǒng)整體布局19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器耐壓殼體設(shè)計(jì)與有限元分析22-33
• 3.1 耐壓殼體材料確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-24
• 3.1.1 耐壓殼體材料確定22
• 3.1.2 耐壓殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-24
• 3.2 耐壓殼體設(shè)計(jì)計(jì)算24-28
• 3.2.1 耐壓殼體尺寸確定24
• 3.2.2 耐壓殼體壁厚計(jì)算24-25
• 3.2.3 耐壓殼體失穩(wěn)計(jì)算25-26
• 3.2.4 耐壓殼體變形計(jì)算26-27
• 3.2.5 耐壓殼體密封計(jì)算27-28
• 3.3 耐壓殼體有限元分析28-32
• 3.3.1 耐壓殼體強(qiáng)度分析28-30
• 3.3.2 耐壓殼體屈曲分析30-32
• 3.4 本章小結(jié)32-33
• 4 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器航行系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)33-44
• 4.1 浮力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)33-38
• 4.1.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)33-34
• 4.1.2 排油體積計(jì)算34-35
• 4.1.3 電機(jī)選型計(jì)算35-36
• 4.1.4 電機(jī)校核計(jì)算36-38
• 4.2 姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)38-41
• 4.2.1 姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)簡(jiǎn)析38
• 4.2.2 俯仰姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)38-39
• 4.2.3 橫滾姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)39-41
• 4.3 螺旋槳推進(jìn)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)41-43
• 4.3.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)選型設(shè)計(jì)41-42
• 4.3.2 外部結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-44
• 5 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器運(yùn)動(dòng)控制44-53
• 5.1 控制系統(tǒng)組成44
• 5.1.1 控制系統(tǒng)分類44
• 5.1.2 控制系統(tǒng)組成44
• 5.2 基本控制回路與控制算法44-49
• 5.2.1 水下控制基本回路44-46
• 5.2.2 PID控制算法簡(jiǎn)析46-49
• 5.3 姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的PID控制與仿真分析49-52
• 5.3.1 MATLAB/Simulink模塊簡(jiǎn)介49
• 5.3.2 姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的增量式PID控制49-50
• 5.3.3 姿態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的PID控制仿真分析50-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 6 混合驅(qū)動(dòng)水下滑翔器機(jī)翼優(yōu)化設(shè)計(jì)53-61
• 6.1 機(jī)翼優(yōu)化設(shè)計(jì)53-55
• 6.1.1 滑翔器機(jī)翼選型53
• 6.1.2 機(jī)翼參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)53-55
• 6.2 優(yōu)化后機(jī)翼性能驗(yàn)證55-60
• 6.2.1 CFD軟件簡(jiǎn)介55-57
• 6.2.2 CFX軟件簡(jiǎn)介57
• 6.2.3 優(yōu)化前后機(jī)翼性能分析57-60
• 6.3 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-65
• 作者簡(jiǎn)歷65-67
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集67

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：594587